Машины из чего делают: Десять материалов, из которых производили автомобили

Десять материалов, из которых производили автомобили

Из каких материалов производили транспортные средства за всю историю существования автопромышленности.

 

Многим из нас кажется, что роль стали и алюминия в автопромышленности слишком уж переоценена. Как ни странно, но история автопромышленности пережила за свое существование разные временные эпохи, в которых автотранспортные средства производились не только из традиционных и привычных нам металов, но также и из других необычных для этой отрасли материалов. Предлагаем нашим читателям ознакомиться с рейтингом самых необычных материалов за всю историю автомобилестроения, из которых в свое время производились автомобили или их внутренние интерьеры. 

 

10) Древесина.

 

Трудно друзья поверить, что дерево когда-то использовалось в автопромышленности. Но это установленный факт. Ведь любое автотранспортное средство из такого материала, это прежде всего повышенный источник возгорания. И то, что древесина будет использоваться при производстве автомобилей на заре становления автопромышленности мало кто мог из нас предполагать. Но тем не менее, компания «Морган» в самом начале автопроизводства использовала для создания своих автомобилей древесину. Также, некоторые элементы  деревянного пола использовались в последующем и в более современных автомобилях. Например, в моделях C5 и C6 автомобиля Chevrolet Corvette. 

 

9) Искусственная кожа в качественных кузовных панелях.

 

Конечно многим известно, что искусственная кожа использовалась автопромышленностью с самого начала создания машин. Но, как правило, этот материал обычно используется и применяется для отделки экстерьера машины.

 

Но Чехословацкая автомобильная компания с 1953 по 1971 годы, производившая в те времена свой мотоциклетный транспорт мото-марки «Velorex Oskar», использовала в качестве обтяжки кузова для мотоцикла искусственную кожу. Этим материалом обтягивался весь металлический трубчатый каркас кузова мотоцикла. 

 

8) Акрил и стекловолокно.

 

Суперкар Bricklin SV-1 был произведен и изготовлен из тех же материалов, которые есть в настоящее время у многих граждан в ванной комнате. Это был интересный подход к автоделу, но, все-таки идея производить кузов машины из акрила и стекловолокна была плохой новаторской идеей, и вот почему.

 

Плюсы: -Это была безусловно революционная идея для автопромышленности, которая несла в себе некоторые преимущества по сравнению с производством автомобилей из традиционных материалов. Например, в том случае, если вы вдруг поцарапали кузов или бампер автомобиля вы легко могли отполировать поцарапанную деталь и далее устранить повреждение.

Самое потрясающие в этой идее то, что если вы даже и поцарапали или помяли автомобиль, вам не нужно было красить кузов машины, поскольку материал данного кузова имел внутри точно такой же цвет, как и снаружи, поскольку акрил и стекловолокно были с помощью химии пропитаны одним цветом насквозь. 

 

Минусы: -Акрил по своей химической природе является не термостойким материалом. К тому же в процессе производства деталей кузова в случае их брака, нельзя было остановить химическую реакцию, что в конечном итоге приводило к большим издержкам на заводе. Плюс к этому, с данным материалом, если он начал разрушаться от старости, ничего уже поделать нельзя. Вам придется по-новому покупать новые детали кузова.

 

7) Керамические материалы.

 

В 1985 году компания «Isuzu» показала свой концепт-кар автомобиль, который имел под капотоп керамический двигатель. Но не смотря на эту инновационность сам мотор так и не смог добраться до массового рынка. Но все-же друзья, именно эта самая технология и позволила компании «Isuzu» начать первой в мире использовать в автомобиле керамические свечи накаливания. 

 

6) Соя.

 

Если вернуться назад в 1941 год и спросить у экспертов авторынка того времени, что вас больше всего заинтересовало в автомобильном мире за последнее время, то они вам с особой гордостью непременно расскажут об очередной инновации Генри Форда, который впервым создал автомобиль с пластиковыми панелями кузова и которые были изготовлены  из сои или из различных других материалов.

 

Благодаря этим пластиковым панелям экспериментальная машина Генри Форда имела легкий вес по сравнению со стальными аналогичными автомобилями, а также по заверению самой компании «Форд» была еще и более безопасной. Но участие Америки во Второй мировой войне положили конец этой новаторской технологии.

 

5) Деним.

 

В 1970 году компании «AMC» и «Levi’s» объединились, чтобы создать автомобиль марки Levi’s Edition Gremlin. В этом автомобиле в качестве отделки интерьера использовался джинсовый материал Деним, который поставила автопроизводителю машины джинсовая компания «Levi’s».

 

Единственный минус у необычной машины,- невозможность садиться во внутрь автомобиля в белой одежде, так как данный материал Деним окрашивал вашу белую одежду.

 

4) Аэрогель.

 

Пока что этот магический суперматериал широко еще не использовался в автопромышленности, но тем не менее, он медленно и уверенно прокладывает свой путь в современный мир автопроизводства. Например, этот материал 21 века уже используется в новом поколении автомобилей Chevrolet Corvette C7 в качестве современного теплоизолятора. 

 

Это друзья означает, что сегодня в настоящее время на современном авторынке вы можете купить себе автомобиль, в котором используются космические материалы «НАСА» и нашей Российской космической отрасли.

 

3) Дюропласт.

 

Не один из всех названных странных материалов в нашем рейтинге еще не использовался так массово, как дюропласт. Этот материал нашел свое применение при производстве автомобиля марки Trabant. Официальной статистикой установлено, всего было произведено около 3 млн. штук (экземпляров) автомобилей из этого самого  материала, который имел большое преимущество перед модным в то время стекловолокном.

 

2) Покрытие из полиуретанового спандекса.

 

Концепцт кар BMW GINA имел покрытие кузова, созданное из полиуретанового спандекса, которое давало возможность изменять формы кузова машины во время движения. К сожалению, что данная концепция материала вряд ли в ближайшее время появится на рынке и будет применяться для серийного выпуска автомобилей. Но тем не менее друзья, мечтать надо сказать не вредно, ведь мечты иногда и сбываются.

 

1) Любой материал по вашему вкусу.

 

В наше время компания «Dartz» готова по вашему заказу отделать интерьер автомобиля, бронеавтомобиля, танка и т.п. техники из любого материала, который вы только пожелаете. Например, можно из кожи кита или какого-нибудь другого экзотического животного. Так что уважаемые автомобилисты знайте, если вы состоятельный человек и имеете огромное состояние, то ваши капризы могут быть обязательно учтены специалистами компании «Dartz». 

Из чего делают машины : Техника и производство. Том 5 (Детская энциклопедия 1965 г.в.) Афанасенко Е.И., и др. : Библиотека Инокентия Ахмерова онлайн

Можно смело сказать: нет ни одной машины, изготовленной из одного какого-либо материа­ла. И чем сложнее машина, тем больше различ­ных материалов используется для изготовления ее деталей. Какой материал выбрать для детали? Этот вопрос конструктор должен решить, исхо­дя прежде всего из ее назначения и условий, в которых ей придется работать.

Возьмем, к примеру, какой-либо металлоре­жущий станок. Его станину надо сделать тяже­лой и монолитной, чтобы станок был устойчи­вым и не вибрировал при работе. Ее изготовляют из чугуна. Но чугун — хрупкий металл и не выдерживает ударных нагрузок. Все движу­щиеся части (валы, шестерни, шпиндели, суп­порт и т. д.) делают из стали. Для очень ответ­ственных деталей, подвергающихся большим нагрузкам, в отдельных случаях используют специальные легированные стали высокой проч­ности и износоустойчивости.

Зато для насосов, предназначенных для пере­качки каких-либо химических растворов или кислот, эти материалы непригодны: они подвер­жены коррозии. В этом случае надо использо­вать нержавеющую или кислотоупорную сталь, фарфор или пластические массы.

Вы конструируете электрическую машину, например трансформатор. Какие вам нужны материалы? А вот какие: для сердечника — трансформаторная сталь с особыми магнитными свойствами, а для электрических обмоток — медь, хорошо проводящая электрический ток.

Самолет должен быть по возможности лег­ким, но в то же время и прочным. Если взять один из самых легких металлов — алюминий, будет выполнена только первая задача. Поэтому применяют алюминиевые или магниевые спла­вы: их прочность в 8 раз выше, чем у чистого алюминия. А вот для обшивки космического корабля и эти материалы непригодны: они не выдерживают высоких температур. Здесь на помощь приходят титановые сплавы.

Глубоко под землей работает турбобур (см. статьи раздела «Как добывают полезные ис­копаемые»). Его долото, вращаясь, сокруша­ет породу. Но и само изнашивается. Чтобы сме­нить долото, приходится вынимать всю «цепоч­ку» труб, длина которой достигает 3—5 км. Ясно, что быстро изнашивающееся долото здесь не годится. Поэтому его изготовляют из сверх­твердых сплавов или алмазов.

Условия взаимной работы деталей тоже вли­яют на выбор материала. Нельзя сделать и вал, и вкладыши подшипника скольжения (см. ст. «Опоры») из стали. Такой подшипник не будет работать: сталь по стали «не скользит». Надо вал сделать из стали, а вкладыши подшипни­ка — из бронзы или из специального сплава — баббита. А если для смазки вместо масла при­меняется вода, вкладыши подшипника надо сде­лать из пластических масс. Цилиндры авто­мобильного двигателя сделаны из стали, а поршневые кольца делают из мягкого чугуна, чтобы при работе не стирались стенки цилиндра.

Но машина должна быть еще и технологичной, т. е. удобной для изготовления (см. ст. «Что такое технология»). Это тоже связано с выбором материалов. Возьмем, например, корпус редуктора. Его можно сделать и из чугуна, и из стали. На чем же остановиться? Выбор делает технология — попробуйте выто­чить из целого куска стали деталь такой слож­ной конфигурации. Сколько потребуется труда, различных станков, сколько лишнего металла будет превращено в стружку! Такую деталь надо отливать из чугуна — просто, удобно и почти никаких отходов.

При выборе материала конструктор обязан постоянно думать о стоимости машины. Прежде чем окончательно принять решение, он должен несколько раз проверить: а нет ли более дешевого материала с требуемыми свойствами.

Надо сказать, что сейчас у конструкторов почти неограниченный выбор материалов. Там, где не подходит металл, они обращаются к пласт­массам. Это не случайно: сейчас созданы пласт­массы, которые и прочнее, и легче, и дешевле

стали. Мало того, они обладают такими каче­ствами, которых нет у металлов, например прозрачностью, способностью пропускать не­видимые лучи, устойчивостью против коррозии. А самое главное — пластмассы очень легко обра­батывать. Нагреванием и давлением из них можно получать детали любой формы, не тре­бующие последующей обработки.

Пользуются конструкторы-машиностроите­ли и железобетоном, который применялся раньше только в строительстве. А теперь из него делают станины для тяжелых станков.

Как видите, различные материалы начи­нают теснить металлы. Но металлурги не сдаются. Они создают все новые и новые спо­собы изготовления деталей. Один из интерес­нейших — металлокерамический, т. е. прессо­вание деталей из металлических порошков (см. ст. «Порошковая металлургия»). Этот способ позволил конструкторам проектировать детали сложнейшей конфигурации из различных ме­таллов и сплавов.

При выборе материалов конструктор не должен забывать и о тех возможностях, кото­рые дает ему применение тех или иных способов металлопокрытий и термической обработки (см. ст. «Защита металла»). Например, закал­ка концов вала повысит его прочность и изно­соустойчивость; хромирование, никелирование, кадмирование и другие покрытия позволят защитить деталь от коррозии, сделать ее кра­сивой.

Надежность и долговечность

Конечно, хорошо, когда внешний вид ма­шины радует глаз (см. ст. «Техника и эстетика»). Но надежность машины в работе — бо­лее важное качество.

Надежность машины складывается из двух основных моментов: прочности кон­струкции и четкости работы ме­ханизмов. Казалось бы, выбирая наиболее проч­ные материалы, увеличивая размеры и сечение деталей, конструктор может создать «сверх­прочную» машину, которая выдержит любую нагрузку. Но такое решение будет неверным. Оно приведет к излишней затрате материалов и труда на их обработку, к увеличению веса и размеров машины. Может случиться и так, что «сверхпрочная» машина окажется неуклю­жей и непригодной к работе. Значит, к вопросу прочности надо подходить более разумно. Безусловно, все детали машины должны быть рассчитаны на ту нагрузку, которую им придет­ся выдерживать при работе, но наиболее ответ­ственные из них должны иметь определенный запас прочности. И величина этого запаса определяется прежде всего назначением детали и последствиями в случае ее поломки.

Возьмем для примера обыкновенный сталь­ной трос. С его помощью раздвигают занавес перед экраном в кинотеатрах, поднимают грузы на подъемных кранах и людей в кабинах лиф­тов и т. д. Что произойдет, если оборвется трос занавеса? Ничего особенного — занавес раздви­нут вручную. При обрыве троса подъемного кра­на упадет груз, и это может причинить серьез­ный ущерб. И уж совсем недопустимо, чтобы оборвался трос пассажирского лифта. Кроме того, в кабину лифта иногда заходит пассажи­ров больше, чем положено. Поэтому, конструи­руя пассажирский лифт, конструктор обязан применять тросы, способные выдержать на­грузку в пять раз больше расчетной. Иными словами, конструктор должен в данном случае предусмотреть пятикратный запас прочности.

Значительно труднее обеспечить четкость работы всех механизмов машины. И эта труд­ность тем больше, чем машина сложнее. Сле­довательно, конструктор должен стремиться к простоте кинематической и электрической схем машины. Чем меньше движущихся и трущихся деталей, чем меньше электрических контактов, тем легче обеспечить их четкую работу.

Подчас работа машины зависит от работы не очень важных на первый взгляд ее деталей. Если, скажем, засорится фильтр бензопровода в автомобиле, то двигатель заглохнет и машина постепенно остановится. А если прекратится подача топлива или смазка в двигателях боль­шого скоростного самолета — это грозит ката­строфой. Следовательно, конструктор должен оценить значение каждого узла и последствия его повреждения и, если надо, предусмотреть установку резервных устройств.

С другой стороны, многие мелкие неисправ­ности, возникающие в машинах во время ра­боты, не принесут вреда, если их вовремя заме­тить и устранить. Поэтому, создавая, например, гидравлическую или паровую турбину для электростанции, необходимо предусмотреть со­ответствующие контрольно-измерительные при­боры и устройства, своевременно сигнализи­рующие о возникших ненормальностях в ра­боте машины.

Если все эти условия выполнены, машину можно считать надежной. Но как долго она будет такой? Вечных машин, конечно, не бы­вает: даже самые прочные детали рано или позд­но изнашиваются, даже самый крепкий металл устает и разрушается. Но разные детали рабо­тают в различных условиях. Станина станка, изнашиваться они будут неодинаково. В каждой машине есть группа деталей, которые изнашиваются значительно быстрее, чем дру­гие. Следовательно, одним из способов продле­ния срока службы машины и сохранения ее надежности является своевременная замена быстро изнашивающихся деталей и целых узлов.

Исходя из назначения машины и условий ее будущей работы, конструктор должен опреде­лить время надежной работы этих деталей, сроки замены, а также обеспечить возможность заменять их удобно и быстро. При этом в ряде случаев с целью повышения надежности ма­шины такая замена производится задолго до износа механизма. Так, авиационные двигате­ли снимают с самолетов после определенного времени их работы, даже если они в хорошем состоянии. А на судах и наземных машинах они работают в несколько раз дольше.

Мы говорили о том, что конструктор дол­жен в новой машине использовать возможно больше деталей и приборов, уже выпускаемых промышленностью. Но и к этому вопросу надо подходить очень внимательно.

Представьте себе, что конструкторское бюро разработало, а завод изготовил сложную элек­тронно-счетную машину. Все в ней хорошо про­думано, и завод сделал все возможное, чтобы машина была надежной. В этой машине завод применил электронные лампы, изготовленные на другом заводе. И завод электронных ламп в свою очередь сделал свои лампы тоже доброт­ными и установил им большой срок службы, скажем тысячу часов. Но мы не учли одного обстоятельства. Дело в том, что в счетной ма­шине пять тысяч ламп. Через некоторое время

лампы начнут выходить из строя, и постепенно вероятность порчи ламп составит до 5 штук в час! Разве такую машину можно считать на­дежной? Поэтому создатели машин пошли по другому пути: они стали применять в элек­тронно-счетных устройствах вместо ламп более надежные полупроводниковые приборы и тем самым повысили надежность работы всей ма­шины в целом.

Конечно, нельзя всю ответственность за надежность и долговечность машины возла­гать на конструкторское бюро. Не менее важ­ную роль играет и завод-изготовитель. Высокое качество используемых материалов, правиль­ность изготовления деталей, строгое соблюде­ние технологии их обработки, точность сборки и общая культура производства — обязатель­ные условия высокого качества машины.

Разумеется, надежность работы машин во многом зависит и от обращения с ней в эксплуа­тации. Машина требует внимания и бережного отношения. У одного велосипед служит несколь­ко лет, а у другого приходит в негодность за одно лето.

Нельзя забывать и о том, что повышение надежности и долговечности не дается даром — оно неизбежно ведет к увеличению стоимости машины. До каких же «пределов» следует уве­личивать надежность, а следовательно, и стои­мость машины? Ответ на этот вопрос должны дать экономические расчеты.

В одном случае, например, надо определить, что выгоднее: сделать дорогую машину, кото­рая будет безотказно работать десять лет, или машину подешевле, которую через пять лет заменить другой, более совершенной? В дру­гом — сравнить, что больше: затраты на изго­товление дорогих, но надежных машин или убытки от простоев из-за частых ремонтов более дешевых машин? В третьем — учесть зна­чение этих машин в работе других машин, цеха или завода в целом. На основании этих расчетов определяется экономически целесообразная сте­пень надежности и долговечности новых машин. Но в том случае, когда от надежности машины зависит здоровье и жизнь людей, вопросы ее стоимости отступают на второй план.

Зубков Б. Из чего все машины сделаны. DjVu + читать

Сделал и прислал Кайдалов Анатолий. _____________________       Посмотри, сколько вокруг машин. И какие они разные, эти машины. Я пишу книгу на пишущей машинке. За окном промелькнул двухколёсный велосипед. Во двор приехал автокран, разгружает кирпичи. Пишущая машинка, велосипед, подъёмный кран… Как они не похожи друг на друга! Но, стоп! Присмотримся к ним повнимательнее.       Чтобы вставить лист бумаги в машинку, я поворачивал небольшое колёсико. У велосипеда два больших колеса. Автокран приехал на четырёх колёсах, да и канат с крюком перекинут у подъёмного крана через колесо…       Вот, значит, что получается! Машины в чём-то друг на друга похожи. Есть у них общие, схожие части. И называются эти похожие части — детали. ДЕТАЛИ МАШИН.       Одну такую деталь мы уже сразу подметили. Это…             ОЧЕНЬ КРУГЛОЕ КОЛЕСО             АВТОМОБИЛЬ, трактор, электровоз, троллейбус — у всех есть колёса. Четыре, шесть, восемь колёс. Есть автомобильные прицепы для больших и тяжёлых грузов, у которых двадцать четыре колеса. Пусть груз очень тяжёлый — не беда! Колёс много, и на каждое приходится тяжесть небольшая. Значит, каждому колесу легко свою ношу нести.       А есть трактор, у которого только одно колесо. Маленький трактор, он косит траву между деревьями. Рабочий идёт рядом с таким трактором, поддерживает его за рукоятку.       Все эти колёса — ноги машины. А есть в машинах и другие колёса, самого различного назначения. Например, рулевое колесо. Оно над другими колёсами командир. Повернул влево или вправо рулевое колесо — и колёса у машины, словно по команде, тоже влево или вправо поворачивают.       На заводах — множество машин. Станки режут и сверлят металл. И на всех таких машинах есть колёса-командиры. Называют такое колесо ласково: маховичок. Повернул рабочий маховичок — стронулся с места острый резец или сверло. Повернул ещё раз колесо-маховичок — и резец коснулся металла.       Побежала из-под резца металлическая стружка.       Во многих машинах разные колёса-командиры командуют движением других частей машин       Вот игрушечный автокран. У него через колесо с желобком перекинута верёвочка. Потянешь верёвочку вниз, колесо завертится, а груз на верёвочке пойдёт вверх. Колесо с желобком назы вается БЛОК. Во всех настоящих подъёмных кранах есть блоки. Они помогают поднимать тяжёлые грузы.       Один блок помогает другому. Так удобнее н легче поднимать тяжёлый груз.       Придумали колесо давно. Пять или шесть, а может быть, и десять тысяч лет назад. С тех пор и служат колёса человеку.       Колесо — деталь многих машин.             КАК КОЛЕСО С КОЛЕСОМ ДРУЖИЛО И ДРУГА СВОЕГО ВСЁ ВРЕМЯ КРУЖИЛО       ТЕПЕРЬ про колёса особенные — зубчатые. Они почти всегда работают вдвоём — большое зубчатое колесо и маленькое. И всегда они друг за друга зубчиками цепляются, большое колесо всё время маленькое зубцами подталкивает: «Вперёд, вперёд, кружись, кружись!» А маленькое отвечает: «Ах, я и так тороплюсь изо всех сил!» Так они вместе и работают — большое колесо неторопливо поворачивается в одну сторону, маленькое стремительно вертится в другую.       Художник нарисовал игрушечные часы. В этих часах шесть зубчатых колёс: красное, синее, оранжевое, жёлтое, зелёное, фиолетовое. Теперь смотри — красное колесо вертится туда, куда показывает стрелка. А в какую сторону вертится колесо зелёное и жёлтое?       А почему часы говорят: «тик-так?» Есть у них особенное колёсико с изогнутыми цепкими зубцами. Эти зубчики всё время маятник подталкивают, ударяют по нему. Ударят — подтолкнут, а мы слышим эти удары — «тик-так», «тик-так».       Внутри многих машин спрятаны зубчатые колёса. И все они — и большие, и малые — необходимы, без них сейчас почти ни одна машина работать не сможет.             КАК РУКАМИ — РЫЧАГАМИ       А дорожке, на тропинке большой камень валяется. И как только он сюда попал? Все о него спотыкаются. Надо с дороги камень убрать… Ух ты, какой тяжёлый! Не приподнять. Что же делать? Догадался? Ну, конечно! Надо взять палку, подложить её конец под камень, а другой конец палки поднять. Совсем иное дело! Камень легко подымается. Теперь не трудно и с тропинки его убрать.       Зачем понадобилась тебе палка?       Она облегчила тебе работу. Палка — это рычаг. Рычаги кругом нас, только сразу их не приметишь.       Щипцы, которыми раскалывают орехи, клещи, которыми вытаскивают гвозди из досок, плоскогубцы, которыми изгибают проволоку, — все они представляют собой два рычага на одной оси.       Все эти рычаги как бы увеличивают силу твоих рук. А стальные, прочные и надёжные рычаги умножают силу машин.       много лет назад работали кузиецы.       Электрополотёр. Отбойный молоток. Экскаватор. Почему эти механизмы оказались рядом?       Стальные руки-рычаги копают землю, сгребают снег, берут камни на Луне, рубят уголь глубоко под землёй, любые грузы переносят… Рычаги, в любой машине…       Ты катался на педальном автомобиле? Во всяком случае, не раз видел его. Давай вместе посмотрим, как он устроен.       Педали — это рычаги. На один конец рычага нажимают ногой, а другой его конец охватывает коленчатый вал, который изогнут так хитро, что получаются словно две ручки, за которые и ухватились рычаги-педали. Педаль давит на изогнутую часть коленчатого вала, он поворачивается. И получается, что педали-рычаги ходят взад-вперёд, а коленчатый вал вертится. Вместе с ним вертятся колёса.       Коленчатый вал — важная деталь разных машин. Он всегда помогает рычагам вращать колёса.       Как видишь, три детали — рычаг, коленчатый вал и колесо — мы соединили вместе. И получилась МАШИНА. Простая машина — педальный автомобиль.             ПОТЯНУЛАСЬ-РАСТЯНУЛАСЬ, НА МЕСТО ВЕРНУЛАСЬ       РАК… КРАК— завели ключом заводной автомобильчик. Повернули ключ несколько раз. Что в это время произошло? Сжалась стальная ПРУЖИНА. Потом она разожмётся, раскрутится, завертит колёса автомобильчика.       Пружины приводят в действие часы, острым бойком ударяют по пистону в игрушечном пистолете.       Если найти небольшую пружинку и склеить из бумаги трубку, то можно сделать пружинные весы. Такие, как на картинке.       Лук-великан работает тоже как пружина.       Все автомобили и автобусы, трамваи и троллейбусы, все железнодорожные вагоны опираются на особые пружины — рессоры. Катятся колёса по рельсам, по дорогам, подпрыгивают на стыках рельсов, подскакивают на камнях, на ухабах, а пассажиры эти прыжки и не чувствуют, эти подскоки и не замечают.       Пружины-рессоры все толчки смягчают, на себя принимают. Ох, и трясло бы пассажиров, если бы не пружины!       Что только не делают с пружинами! И сжимают, и сгибают, и скручивают. А они всё равно раскручиваются, разгибаются. Пружина в машинах — самая упрямая деталь.       Буфер вагона — тоже пружина.             КОЛЕЧКО ЗА КОЛЕЧКО ЦЕПЛЯЕТСЯ… ЧТО ПОЛУЧАЕТСЯ?             ПОЛУЧАЕТСЯ ЦЕПЬ. Каждое колечко — звено цепи. Вот цепочка для карманных часов.       На цепочке висят и гири часов-ходиков. Гиря тянет цепь, цепь поворачивает зубчатое колесо, стрелки вертятся, ходики исправно ходят. А на велосипеде цепь соединяет два зубчатых колеса, две «звёздочки». Колёса крутятся, цепь «бежит». Пока не устанешь на педали нажимать. У такой цепи нет конца. Вернее, её концы соединили друг с другом и получилась «бесконечная цепь».       Первый в мире трактор русского изобретателя Фёдора Блинова. Гусеницы — тоже цепи.       Старинный мост на цепях и современная цепь-пила.       Если два зубчатых колеса, две «звёздочки» соединить бесконечной цепью и к каждому звену цепи приделать острый зубчик, то получится… пила. Такими пилами теперь спиливают в лесу деревья. А заставляет двигаться цепь-пилу бензиновый мотор.       Одно удовольствие прокатиться в метро на лестнице-чудеснице. Так вот, представь себе, лестница-чудесница, эскалатор в метро, тоже бесконечная цепь! Только вместо колечек-звеньев у эскалатора — ступеньки. Ступенька — звено, ещё ступенька — ещё звено. А приводят в движение эту цепь громадные зубчатые колёса.       Видишь, как получается. Пилит лес бензомоторная пила, везёт пассажиров эскалатор, катит по дорожке велосипед… Очень разные машины, совсем вроде друг на друга не похожие. Нет, теперь ты уже в машинах разбираешься. И сразу скажешь, что есть у них общая деталь — цепь.             Ты умеешь завинчивать шурупы? Скажешь, не-хитрое дело! Вот и сделаем это нехитрое дело _ соединим шурупами две дощечки.       Там, где надо шуруп ввинтить, сделай прежде шилом углубление, ямку. Теперь шуруп в ямку поставь, левой рукой держи, правой молоток. Ударь несколько раз молотком. Не держи молоток косо-криво. Не силои       дело ладится, а уменьем.       Вошёл винт-шуруп в дощечку? Держится прямо? Теперь его можно отвёрткой завинтить.       Если потом шуруп вывинтить — сразу заметишь, что нарезал он в дереве резьбу. Вот и держится в доске винт-шуруп крепко-крепко.       А в металле сам винт себе резьбу не сделает, не сможет. Для него резьбу нарезают заранее. Металлические детали машин соединяются вместе винтами, болтами и гайками.       Болт — это тот же винт. Только он всегда вместе с гайкой работает. Для него в гайке нарезана резьба. Как вцепится гайка в болт — крепко-накрепко зажмёт, соединит детали.       Во всех машинах детали соединяются друг с другом множеством винтов, болтов, гаек.             Теперь ты знаешь, что все машины сделаны из отдельных деталей. Простые и зубчатые колёса, блоки, рычаги, пружины, цепи, винты — вот из каких деталей умелые люди—инженеры, техники, рабочие — конструируют и собирают все машины, которые только есть на свете.       А художник из этих деталей соорудил машину фантастическую. Что она делает?

Почему спортивные машины делают низкими? | Об автомобилях | Авто

Раньше спортивные автомобили по клиренсу мало отличались от гражданских машин. Немецкие «Серебряные стрелы» в 1930-х годах или итальянские «Альфа-Ромео» представляли собой сигары с открытыми колесами и покатым полукруглым днищем. Аэродинамика машины в те времена рассчитывалась по-самолетному: за основу бралась обтекаемость кузова, а не его прижимная сила. Из кузова пытались сделать фюзеляж самолета, а не крыло, как сейчас.

Антикрылья и открытые колеса

Однако в 1950-е годы произошел пересмотр конструкции спортивных болидов. Начались эксперименты с антикрыльями. Инженеры ставили антикрылья сзади и спереди кузова для увеличения прижимной силы. Возросла скорость прохождения поворотов. Поэтому машины вытянулись и расширились, из-за чего росло лобовое сопротивление. Для его преодоления тратилось топливо. Однако клиренс все равно считался вторичным и занижался не из-за аэродинамики, а из-за расположения центра масс. Чем ниже этот центр масс, тем меньше нагружаются колеса и подвеска при боковых перегрузках. Таким образом, спортивный болид оказывается более устойчивым и лучше управляется.

Поэтому место водителя и мотор старались располагать максимально близко к земле, а колеса выносили по сторонам без защитных крыльев для снижения аэродинамического сопротивления.

Торжество низкого клиренса

Однако в 1970-е годы спортивные автомобили принципиально изменились. Был открыт так называемый граунд-эффект (Ground effect), то есть прижимная сила, возникающая вблизи земли. Искусственное замедление проходящего под днищем воздуха создает область разряженного давления, из-за чего возникает прижимная сила.

Английский инженер Колин Чапмен догадался, что если днище автомобиля превратить в антикрыло, то по физическому закону Вентури машина начнет «присасываться» к дороге. Он предложил для спортивной команды Lotus новый проект болида «Формулы-1» и, получив поддержку, выпустил на гонки 1978 года первый болид с граунд-эффектом.

Эффектная «мини-юбка»

Lotus-78 выглядел очень необычно. Он не имел привычных антикрыльев, зато располагал широким днищем, спрятанными в корпус колесами и короткой «мини-юбкой». Полоски плотного резино-тканевого материала шли по периметру машины и закрывали нижнюю часть от попадания набегающих потоков воздуха.

Колин Чапмен построил машину со сложной конфигурацией днища, с несколькими воздуховодами, распределяющими воздух. В итоге Lotus-78 стал буквально прилипать к земле. Автомобиль мог проходить повороты с гораздо большей скоростью, чем конкуренты, и заметно выделялся в соревнованиях «Формулы-1». Lotus-78 выиграл 5 этапов в сезоне 1978 года и два на следующий год. Столь яркий технологический прорыв одной из команд вызвал споры и возмущение других участников гонок. Инженеры принялись сооружать подобные машины, что неминуемо бы привело к росту скоростей и аварийности, чего не желала Международная автомобильная федерация FIA.

Новые болиды «Формулы-1»

Новые болиды «Формулы-1»

В итоге уже в 1980 году были внесены ограничения по использованию граунд-эффекта. В 1981 году он был фактически запрещен, а в 1983 году вышло предписание делать на всех болидах «Формулы-1» только плоское днище. В тот же год FIA закрепила за спортивными машинами минимальный клиренс в 80 мм, который не позволяет добиться эффекта прилипания. Между тем некоторые элементы аэродинамических технологий из 1980-х годов присутствуют в автоспорте. Передние рассекатели на болидах «Формулы-1» отводят поток в стороны, а задний диффузер разрежает воздух на выходе, что немного придавливает машину к земле.

Граунд-эффект ушел из автоспорта, однако подражатели остались. Многие кустарно изготовленые пакеты тюнинга предполагают подпиливание пружин и занижение машины. Получается эффектно и красиво, однако игра с клиренсом не имеет уже никакого смысла. Плоское днище не позволяет добиться увеличения прижимной силы. Не помогут накладки на бамперы и спортивные диффузоры на корме. Заниженная подвеска и жесткие пружины, конечно, снижают центр тяжести, однако в общей аэродинамике и управляемости машины такое снижение имеет лишь крайне небольшой эффект.

Как делают машины на АвтоВАЗе (41 фото) — FotoJoin

АвтоВАЗ — один из крупнейших автомобильных заводов Европы, чьи производственные мощности позволяют выпускать до 800 тысяч автомобилей в год. Днем рождения АвтоВАЗа считается 20 июля 1966 года, когда было подписано Постановление правительства СССР о строительстве в Тольятти завода по выпуску легковых автомобилей.

Завод был построен в рекордно короткие сроки: через 3 года после начала земляных работ с конвейера сошла первая «копейка» — легендарный ВАЗ-2101, с которого и началась история бренда LADA.

Сегодня в России не так много предприятий, которые бы вызывали столь противоречивые чувства, ведь государство стараясь поддержать российского производителя вводит различные заградительные импортные пошлины, заставляя нас сильно переплачивать за иностранные автомобили или пересаживаться на Лады.

Большой репортаж о том, как делают машины на АвтоВАЗе сегодня.

Фотография и текст Вадима Кондратьева

Небольшая справка. Все автомобили АВТОВАЗа соответствуют международным нормам «Евро-4», а экспортируемые в страны ЕЭС — и «Евро-5». На заводе работает около 67 000 человек, средний возраст которых 40 лет; примерно 21 000 человек — молодежь до 30 лет. В конце 2012 года АвтоВАЗ станет мультибрендовым- здесь начнут выпускать Ниссан Алмеру и две модели Рено.

В начале мы поднялись на 24-й этаж здания заводоуправления и полюбовались видами завода и окрестностей с высоты. Снимать правда пришлось через стекло, поэтому качество фото не очень:

Завод огромен — он расположен на площади более 600 гектаров, площадь зданий предприятия составляет более 4 млн кв.м. Цеха АвтоВАЗа содержат десятки тысяч единиц оборудования; протяженность конвейерных линий — 300 км; длина главного конвейера — 1.5 км.

Машины работников, приехавших на завод:

Площадки для товарных автомобилей заполнены наполовину. Автомобили продаются быстро, что, по словам руководства, говорит о растущей популярности продукции автозавода. Хотя причина «относительно невысокая цена», скорее, ближе к истине.

Трек для испытания автомобилей:

Далее мы отправились в цеха и понаблюдали за рождением автомобиля. Первое, что мы увидели, стало прессовое производство:

Здесь, из ровных листов стали штампуют детали кузова автомобилей. Без проводника можно заблудиться, цеха огромные:

В 2010 году на АвтоВАЗе была запущена современная автоматическая прессовая линия японского производства «KOMATSU». Суточная производительность линии — 11300 деталей, причем парные детали могут штамповаться одновременно. При необходимости перенастройки пресса замена штампов может быть произведена за 10-12 минут.

Линия «KOMATSU» состоит из 5 прессов и предназначена для изготовления крупных лицевых и видовых панелей: крыша, двери, капот, багажник, крылья, боковины. Через пластиковое окно можно попытаться посмотреть за процессом. Махина действительно впечатляюще шустрая:

На данный момент штампуются крыши, работник на выходе проверяет их качество:

Готовые детали отправляются на склад:

Далее мы переехали на СКП — сборочно-кузовное производство (расстояния на заводе большие, так что лучше передвигаться на машине):

Сад роботов — так поэтично называют цех сварки Лада Калины работники. Здесь из нескольких десятков кузовных деталей формируется самая важная и дорогостоящая часть автомобиля — кузов:

Детали для будущего кузова «Калины» ждут своей очереди:

В цехе сконцентрировано около 350 сварочных роботов:

Вот уже кузов обретает черты:

Весь этот «сад» создан по лицензии известной немецкой фирмы «KUKA». На ограниченной площадке работают роботы двух типов: транспортировщики и сварщики:

Чтобы гарантировать точность геометрии каждую смену случайным образом выбираются готовые кузова и тестируются в камере с КИМ (координатно-измерительная машина). Высокоточное устройство, способное определить несоответствие в несколько микрон с заложенной программой, сможет своевременно идентифицировать проблему и выдать рекомендации по перенастройке сварочного оборудования.

Ручная сварка в цехе тоже есть:

Далее мы отправились на линию В0 (читается «бэ ноль»). Производство В0 — первый крупномасштабный совместный проект АВТОВАЗа и Альянса Renault-Nissan с мощностью производства до 350 тысяч автомобилей в год (при трехсменном режиме работы). Сейчас здесь выпускают автомобиль «Лада-Ларгус» (пяти и семиместный). Стоимость — от 350 до 450 тыс. в зависимости от комплектации.

Пока линия работает на неполную мощность, здесь собирают около 100 «Ларгусов» в сутки:

В скором времени здесь будут выпускать также автомобили под марками «Ниссан» и «Рено»:

Параллельно проходит конвейер, где собирают «Самару»- 14 и 15-е модели:

Тут конечно все попроще, еще старое оборудование стоит, но со временем и здесь все заменится:

У простых моделей задние боковые стекла приклеиваются, у «люкса» — окна открывающиеся, по типу форточки:

Здесь устанавливают фары:

Прикручивают колеса:

И практически готовый автомобиль продвигается к пункту контроля. Вид «Ларгуса» спереди:

Контрольный пункт:

Проходим ещё вперед до цеха сборки «Калины» и «Приоры»:

Попутные виды:

Заводская газета «Волжский автостроитель» на столе:

В цехе работает много молодежи:

«Калина»:

Водители загоняют машины на проверочные пункты:

Последний этап — линия окончательной сдачи. Здесь машина проходит последний контроль перед выпуском:

Автомобиль готов!

И в заключение пара кадров рядом с заводоуправлением. Памятник Полякову — первому директору АвтоВАЗа:

Офис АвтоВАЗа:

Понравилась статья? Расскажи друзьям:

Вконтакте

Facebook

Twitter

Google+

Pinterest

LiveJournal

Одноклассники

Мой мир

что это такое и как их делать? – аналитический портал ПОЛИТ.РУ

Мы публикуем стенограмму и видеозапись лекции доктора физико-математических наук,  руководителя лаборатории Теории сложных систем Института химической физики им. Н.Н. Семенова Владика Аветисова, прочитанной в рамках цикла «Публичные лекции «Полит.ру»» 14 ноября 2013 г.

Текст лекции

Добрый вечер, приятно всех вас видеть.

Лекция публичная, насколько я понимаю, а тема, в действительности, насыщена деталями, в которых часто и кроется смысл. Но говорить о них тут нет никакой возможности, поэтому я всю, так сказать, «строгую науку» уберу, и буду говорить только на смысловом языке.

О чем я буду говорить?

О том, что живая природа — это мир молекулярных машин. Это первое, о чем бы я хотел вам рассказать. Второе — о том, почему это так. Третье — о том, как можно делать искусственные молекулярные машины. Честно говоря, про то, как делать – это только чтобы показать, что любая теория, так или иначе, выходит на какое-то практическое приложение. Сами практические приложения меня сейчас заботят меньше всего, а вот почему то, что назвали  молекулярными машинами,  увидели именно в живой природе,  и что это вообще такое — молекулярная машина, — вот об этом мне и хотелось бы, главным образом,  поговорить.  

Речь, как вы заметили,  уже зашла о живой природе, живых системах, и мне нужен какой-то общий взгляд на эти системы,  который позволил бы увидеть, где там то, что называют молекулярными машинами, и почему они там.

Давайте посмотрим на биологию как бы по вертикали, не останавливаясь на деталях. Но одну мысль все-таки высветим: что живая природа – это мир молекулярных машин. Это первый сюжет моей лекции (у меня их четыре).

Грегор Мендель, австрийский монах и по совместительству  биолог, открыл законы наследственности, о которых знают все, как мне представляется, и которые говорили о том, что у наследственных признаков есть материальный носитель. Это самое важное, что нам сейчас нужно. Август Вейсман, немецкий биолог, немногим позже определил, что этот материальный носитель находится в ядре клетки. Томас Морган, американский биолог,  уточнил, что этот носитель находится в хромосоме, в особой органической субстанции, которая расположена в ядре клетки. Нобелевская премия. Наконец, Джеймс Уотсон, американский биолог, и Фрэнсис Крик, английский биохимик, открыли тот самый носитель, который в хромосоме, которая в ядре клетки, и этим носителем оказалась гигантская молекула — ДНК. Тоже Нобелевская премия.

Что такое ДНК? Это две сложенные вместе полимерные нити с очень хорошо состыкованными звеньями, их называют «основания». И оказалось, что вся наследственная, генетическая информация заключена в том, как вот эти основания распределены по цепи ДНК.  

Последовательность оснований вдоль цепи ДНК — это и есть то, что называется геномом, индивидуальной генетической программой организма. Выяснилось, помимо всего этого, что клетка — это очень сложная функциональная система. Здесь показаны не очень понятные картинки про клетку, которые призваны изобразить только одно – что это очень сложная система.

Тысячи взаимосвязанных превращений, которые определяют метаболизм клетки, ее жизнедеятельность, в том числе – и передачу наследственных признаков. И все это делается по генетической программе в ДНК.

Еще оказалось, что все процессы в клетке контролируются специальными макромолекулами, специальными структурами, которые исторически были названы ферментами или белками.

Это Джон Кендрю, английский биохимик, первым расшифровал пространственную структуру белка миоглобина. Тоже Нобелевская премия.

Вот так выглядит пространственная структура миоглобина, полимер, который уложен в спиральки. Миоглобин построен только из спиралек, но сама структура сложная. Вот это тот же миоглобин, но только в атомном представлении — видите, какая компактная структура! А вот это  — сложная архитектура химических связей в структуре миоглобина.

Помимо миоглобина есть, конечно, и другие белки-ферменты, их много, тысячи, и, естественно, у них разные структуры.

Итак, у нас есть ДНК, у нас есть очень сложная структура взаимоотношений и взаимосвязей между различными превращениями в клетке, и все эти процессы и взаимоотношения контролируются очень специальными структурами, которые называют ферментами или белками.

Помимо всего этого, есть еще центральная догма биологии. Это тоже очень важно, сейчас мы это увидим. Центральная догма утверждает, что генотип определяет фенотип, то есть последовательность оснований в ДНК, генетическая программа, определяет весь организм.

Это тоже очень сложная схема – как все это происходит. И тут тоже много Нобелевских премий. Сначала делается, так сказать, рабочая копия нужного участка ДНК – она называется информационной  РНК. Про РНК я ничего не сказал, но сейчас это и не так важно, считайте, что это копия фрагмента цепочки ДНК. Но то, что происходит потом – очень важно. Этот фрагмент ДНК отображается в совершенно другую макромолекулу – цепочку, собранную из аминокислотных остатков. Эта цепочка, в свою очередь, чудесным образом превращается в фермент, белок, который выполняет строго определенное действие в клетке. Вот так генетическая программа, записанная в ДНК, становится биологической функцией.  Это отображение построено на своде специальных правил —  генетическом коде, и центральная догма биологии утверждает, что передача информации всегда идет от ДНК к белку, и никогда наоборот. Но при этом, копии ДНК делают белки. Иначе говоря, в живой клетке нет информационного замыкания, но есть функциональное замыкание.

Откуда взялась первая ДНК вместе с копирующими ее белками не знает никто, но это очень важная вещь, функциональное замыкание — для всего того, как все устроено и работает в клетке. ДНК содержит те инструкции, по которым строятся белки, а  белки строят саму ДНК. И многие структурные особенности ДНК, РНК и белков, помимо всего прочего, еще обусловлены и тем, что должно быть функциональное замыкание, то есть  эти макромолекулы выбраны такими, чтобы обеспечить функциональное замыкание. Если кто-нибудь из вас встречал такое слово как «хиральность» — это право-левая асимметрия молекул, и слышал про биологическую  гомохиральность – это тот факт, что молекула ДНК построена только из правых сахаров, а белковые молекулы — только из левых аминокислот, то вот эта самая гомохиральность нужна, главным образом, для функционального замыкания.

Ну, вот. Что же в этой картине называют молекулярными машинами? Молекулярными машинами тут называют ферменты, белки, потому что, контролируя любой процесс и любое превращение в клетке, они все делают так точно, что это напоминает нам, образно говоря, то, как работают роботы, машины.

Пока нам достаточно такой картины, очень размашистой, конечно, но более детальной пока не нужно. Вот в этом смысле, в смысле сложной функциональной организации клетки, и в смысле того, что там, в ней, в клетке, все процессы ведутся очень точно, и это делают белки, — вот в этом смысле клетку можно называть операциональной системой, построенной из молекулярных машин и производящей молекулярные машины.

Кстати, почему язык кибернетики так хорошо ложится на генетику? Программа, считывание информации — почему? Именно потому, что процессы, которые протекают в клетке, очень похожи на вычисления.

И вообще, чем отличается биохимия от химии? Говорят, что живое — это химия. В каком-то смысле — да, но это не совсем химия. Кто главное действующее лицо в химии? Число Авогадро (порядка 1024). Оно показывает, сколько попыток мы можем использовать, т. е. столько раз мы можем  пробовать что-то сделать с атомами, если делаем это вполне случайно. Химия так и работает — вполне случайно. Если из миллиарда попыток одна удачная, считайте, что все хорошо, у вас пойдет реакция и выпадет нужный осадок.

А как работает биология? Она работает прямо наоборот. Там не больше одной ошибки на миллиард актов. Вот как работает биология! Она имеет дело с отдельным событием, а не с большим числом попыток, и она обязана использовать эту одну попытку, и сделать все точно. Вот в этом огромная разница между химией и биологией. Химия работает быстро, но неточно (быстро — потому что там все элементарные события происходят на временах порядка 10-13 секунды), а биология — медленно, но очень точно. Почему медленно? потому что один акт, элементарный, тот который, например, совершает белок, занимает время порядка секунды. Сравните: 10-13 секунды и 1 секунда, разница в 13 порядков, но и в точности примерно такое же отличие. Химия у нас существенно стохастическая, а биология — существенно алгоритмическая, все выглядит как вычисления.

Итак, что есть живая природа? В точки зрения классической  биологии — это мир организмов, разнообразие которых определяется наследственностью, изменчивостью и естественным отбором.

А с точки зрения молекулярной биологии? Это мир операциональных систем химической природы, построенных на основе молекулярных машин и производящих молекулярные машины.

Как и всякое определение, оно не претендует на полноту. Это даже не определение, это в каком-то смысле точка зрения. Насколько хороша эта точка зрения или плоха, в действительности определяется только теми выводами, которые мы можем сделать, опираясь на эту точку зрения. Если они будут интересны, она хороша, если не будут интересы, она никому не нужна.

Почему в живой природе все построено на молекулярных машинах? Это тоже важно, и это мой следующий сюжет — «чтобы строить что-то сложное, нужно работать аккуратно». Вообще-то, все знают: чтобы сложить сложную конструкцию, нужно все делать очень аккуратно, но мы попробуем показать, что это прямо следует из одной фундаментальной физической модели, которая скажет нам, что значит «работать аккуратно».  

Тут показана некоторая математика, но, давайте так — тот, кто умеет читать такие тексты, тот быстро их прочитает, и ему все станет ясно и без слов. А я буду рассказывать на пальцах.

Если живое — это множество последовательностей, а биологи, открыв ДНК, сказали, что живое — это последовательности, то давайте попробуем построить пространство последовательностей, пространство для живого, и сначала посмотрим, что это за пространство, какое оно — большое, маленькое, и как там можно жить, в этом пространстве.

Как его построить? На самом деле, не так сложно. Пусть у нас есть некоторая последовательность, собранная из двух букв, вот она. Пространство таких последовательностей я могу построить следующим образом. Я его представлю в виде многомерного куба, вершины которого – это конкретные последовательности, расположенные так, что каждая последовательность отличается от своего соседа только одним символом.  

 

Например, вот это четырехмерный куб, в вершинах которого я расположил последовательности длиной 4, набранные из двух символов, цифр — 0 и 1. Каждая последовательность отличается от своего соседа только одним элементом, это видно: здесь 4 нуля, здесь три нуля и одна единица, и так далее. Такой многомерный куб называется пространством последовательностей. Давайте теперь посмотрим на размер этого куба для ДНК-последовательностей, сколько там вершин у куба. Алфавит — 4 буквы, А, Т, Г, Ц. Текст одной ДНК — миллиард букв, это примерно тысяча 400-страничных томов. Но вариантов таких текстов – а это и есть число вершин, т.е. размер всего пространства последовательностей, 4 в миллионной степени. Для того, чтобы вы ориентировались в таких гигантских числах, скажу, что число электронов во всей Вселенной — 10 в степени 130, а число молекул ДНК на Земле не больше, чем 10 в 40-й степени.

О чем это говорит? О том, что все живое во Вселенной, если, конечно, оно похоже на ту форму жизни, которую мы знаем, занимает исчезающе малую часть пространства ДНК- последовательностей. То есть, есть гигантское пространство ДНК-последовательностей, и в этом гигантском пространстве есть исчезающе маленькая область, в которой только и существует не только наша земная жизнь, но и вся жизнь, похожая на нашу, которая вообще может существовать в нашей Вселенной, — разумеется, если наша Вселенная действительно конечна.

Что делать с параллельными мирами, я пока не очень знаю, потому что — сколько их, бесконечное множество? Но если взять только нашу Вселенную, то какая бы жизнь, подобная земной,  ни существовала в нашей Вселенной, она будет занимать только исчезающе малую часть пространства ДНК-последовательностей.

Но ДНК — гигантская молекула, миллиарды звеньев, а мы знаем, что в клетке есть РНК, они существенно меньше, а есть еще белки, они еще меньше, и может быть для них мы найдем что-то физически более разумное.

РНК – алфавит те же 4 буквы, но длина уже тысяча знаков, а не миллиард. Одна РНК — это всего полстраницы текста, правда, всевозможных текстов 10 в 600-й степени. Для сравнения у нас есть  те же два масштаба —  число РНК на Земле – это 10 в 40-й , и число электронов во Вселенной – это 10 в 130=й. И величина 10 в 600-й  опять несопоставимо больше этих двух масштабов. Опять же, все живое заполняет исчезающе малую часть пространства РНК-последовательностей.

Остались белки, как раз, молекулярные машины. Тут  20 разных букв, но последовательности всего в пару сотен знаков. 200 знаков —  это предложение, и не очень длинное. Но, увы, всевозможных текстов 10 в 230-й степени, и это опять слишком много.

Получается, что все главные игроки в биологии — ДНК, РНК и белки — живут в исчезающе малых областях пространств тех структур, которые, вообще говоря, химия может построить. В этом смысле любая из существующих молекул ДНК, РНК или белка является уникальной. Они, конечно, уникальны и в том смысле, что их тексты «осмысленные». Но это другой вопрос, является ли текст, записанный в ДНК,  а значит и в РНК и в белках, случайной последовательностью букв? Нет, не является, это мы знаем, но дело не только в этом. Любой фиксированный ДНК-текст – это уникальный текст. Сборка ДНК, РНК или белка — это выбор одной определенной последовательности из огромного числа потенциально возможных альтернатив. Живое все время чувствует дыхание этого всепожирающего гигантского пространства последовательностей, в котором очень легко безвозвратно исчезнуть. Вот в этом смысле ДНК, РНК, и белки — это сложные молекулярные конструкции.

Все это, кстати, имеет прямое отношение к биологической, и тем более, к предбиологической эволюции. Но мы не будем сейчас на это отвлекаться, хотя это очень интересная тема, а попробуем оценить, когда мы там можем безвозвратно исчезнуть, в этом гигантском пространстве, а когда — нет. Я имею в виду сложные конструкции и аккуратность сборки. Аккуратность мы сейчас и попробуем оценить.

С какой точностью нужно собирать последовательность, чтобы ее собрать? Тут у меня есть слайд, демонстрирующий сборку с ошибками — вот ошибка, и это ошибка, и это.

Я тут собирал последовательность примерно по тем правилам, по которым собирают ДНК, и сделал 3 ошибки. Это очень важный вопрос —  сколько ошибок можно делать, чтобы был шанс собрать нужную последовательность, и он прямо связан с тем, почему жизнь устроена на основе молекулярных машин. Нам надо тут понять, с какой точностью мы должны собирать последовательность, когда сталкиваемся с гигантским числом альтернатив. Чтобы получить такую оценку, нам, конечно, нужна какая-то математика, но опять же, я не буду особенно ею пользоваться, а просто выведу вас на одну фундаментальную физическую модель, которая, в действительности, вам хорошо известна, и вам можно будет просто опереться на интуицию.

Почему нам нужна именно фундаментальная модель? Потому что мы сейчас рассуждаем о живой природе вообще, и рискованно делать общие выводы, оставаясь в рамках каких-то конкретных моделей. Всегда можно сказать, что вы получили этот результат, потому что взяли  эту модель с такими предположениями. Возьмите другую модель — и тогда  вывод будет другой. И как быть? Лучше всего, конечно,  использовать фундаментальную, т.е. самую общую модель. А в какой интерпретации эта фундаментальная модель используется, в биологической или физической, это неважно.

Я так и поступлю. Я начну с достаточно специальной модели сборки последовательностей, но сведу ее к фундаментальной физической модели, и вывод буду делать на основе этой фундаментальной модели. Это может быть тоже интересно.

Я начну вот с какой модели. Пусть у меня есть 2 разные буквы, здесь это L и D, а собирать я хочу последовательности, состоящие только из одной буквы, например, из буквы L, а буква D — это ошибка в такой последовательности. И еще, пусть по каждой собранной последовательности могут собираться такие же последовательности, но с ошибками. Поскольку у меня каждая последовательность размножается, то все это будет раздуваться, и просто взорвется. Это не очень хорошо, надо как ограничить рост всей системы, например, ограничить общую массу, т.е. общее число последовательностей. Поскольку это ограничение никак не связано с ошибками, оно для нас не сильное. Других предположений тут, на самом деле, и нет — кроме еще одного, что ошибки возникают чисто случайно, т.е. независимо друг от друга.  Существует вероятность p, того что звено цепи будет выбрано правильно, и вероятность q = 1 — p, что звено будет неправильное, и, собственно, все. Зачем мне нужны p и q ? Для того чтобы ответить на наш вопрос: с какой точностью я должен собирать последовательность, чтобы не исчезнуть в гигантском пространстве последовательностей.

На самом деле, эту модель копирования со случайными ошибками можно представить как комбинацию точного копирования и случайного превращения последовательностей в другие последовательности. Это можно показать математически, для этого она тут и нужна. Здесь вот показана математическая конструкция, описывающая нашу модель.

Любая из последовательностей может дать точно такую же последовательность, а она, в свою очередь, может с какой-то вероятностью превратиться в любую другую последовательность.  А случайное превращение последовательности в другую последовательность — это случайный прыжок в пространстве последовательностей.

Видите, у меня появилось пространство последовательностей, и ошибки свелись к случайным прыжкам в пространстве последовательностей. А это уже очень здорово, потому что я про пространство последовательностей-то знаю все, а случайные прыжки — это случайный процесс. О них я тоже знаю все, и теперь, вместо того, чтобы придумывать конкретные механизмы появления ошибок при копировании, я буду говорить о свойствах случайных процессов в пространствах последовательностей.

Итак, нашу модель мы свели к модели, которая комбинирует две вещи: источник (источник — это и есть производство последовательностей, их точное копирование) и диффузию (диффузия — это случайное расползание этих последовательностей по пространству последовательностей за счет случайных изменений, случайных скачков).

Диффузия в пространстве последовательностей происходит ровно так же, как обычная диффузия — капнули каплю чернил в воду, и эта капля начала расползаться. Вот так же расползается разнообразие  последовательностей в пространстве последовательностей при случайных изменениях. Капля чернил — это разнообразие последовательностей: чем шире капля чернил, тем больше разных ошибочных последовательностей.

Вот это и есть фундаментальная модель. Модель источника с диффузией — это одна из фундаментальных моделей физики, и неважно теперь, с чего я ее получил. Я, конечно, не должен забывать об интерпретации модели, потому что я должен потом к биологии вернуться, но свойства этой модели не будут определяться тем, что это такое – случайные мутации в ДНК, или броуновское движение частичек чернила в воде, или что-то еще.

Так вот. Оказывается, у модели источника с диффузией есть два режима, оба простые. Если вероятность ошибки мала — что значит мала? – это значит, расползание медленное, диффузия слабенькая, — то тогда распределение, то есть «пятно»  в пространстве последовательностей, остается локализованным возле нужной последовательности. Вы, конечно, будете иметь какие-то последовательности, которые отличаются от нужной вам последовательности, но эти все варианты будут находиться рядом в пространстве последовательностей. Это означает, что вы с достаточно хорошей вероятностью воспроизводите свою последовательность.

Другой режим – это когда вероятность ошибки большая, то есть диффузия сильная. Тогда распределение расплывается по всему пространству последовательностей.

Ответ, казалось бы, тривиальный. Понятно, что если диффузия сильная, а источник слабый, то все расплывется, — а если источник сильный, а диффузия слабая, то все, естественно, будет локализовано. Но нас же не это интересует. Нас интересует, что значит «вероятность ошибки мала». Это сколько? — вот что нас интересует.

Оказывается, ответ очень простой, и он, что очень важно, не зависит от механизма копирования: если последовательность достаточно длинная, то условие малости для вероятности ошибки означает просто одна ошибка на всю длину, и это связано с фундаментальными свойствами случайного блуждания в многомерном пространстве. А пространство последовательностей у нас многомерное, размерность его равна длине последовательностей, которые мы собираем, а они, как я уже сказал, достаточно длинные. Так вот,  одно из фундаментальных свойств случайного блуждания в пространстве большой размерности заключается в том, что почти все траектории этого случайного блуждания невозвратные. Иначе говоря, если вы в многомерном пространстве случайно ушли от какого-то места на несколько шагов и дальше будете двигаться тоже случайным образом, то вы никогда не вернетесь обратно. Что это означает для сборки последовательностей? Это означает, что если число ошибок при сборке больше 1, по порядку величины, конечно, то вы никогда не сможете воспроизвести нужную последовательность.

Вот эта оценка — одна ошибка на всю длину – связана с фундаментальными свойствами случайных процессов в многомерных пространствах, и дело тут не в биологии, а в физике. Поэтому в клетке все делают молекулярные машины, все должно делаться с очень высокой точностью, не больше 1 ошибки, чтобы собрать сложную молекулярную конструкцию. Когда вы собираете белковую полимерную цепь по инструкции в ДНК, вы должны ее собрать с точностью не больше одной ошибки на всю цепь. Когда вы собираете ДНК, вы должны собирать ее так, чтобы было не больше 1 ошибки на всю ДНК, и так далее. Вот почему живое не может существовать без структур, которые обеспечивали бы такую точность всех этих операций, и вот эти-то структуры и называются молекулярными машинами. Их там, в клетке, много разных, практически все функционально активные белки — это молекулярные машины.

Теперь мы понимаем, что молекулярная машина – это структура, которая осуществляет точные операции с объектами атомного масштаба. У нас есть общий взгляд на то, что такое молекулярная машина. Он сложился из наших размышлений о живой природе вообще.  Там обязательно должны быть структуры, которые способны осуществлять точные операции на атомном уровне. Например, чтобы собрать ДНК, надо взять определенное звено, и поставить его в определенное место в цепи. Или наоборот, вырезать из молекулярной структуры определенный фрагмент. Молекулярная машина — это своеобразный «нано-робот», который умеет точно работать с единичными атомами и молекулами.

Теперь давайте подумаем, что это вообще может быть такое.

Даже если мы больше ничего о нем, о «нано-роботе, не знаем, кроме того, что он должен точно работать с одиночными атомами и молекулами, то не трудно сообразить, что он должен быть замысловато устроен, потому что, с одной стороны, этот объект маленький, он нанометрового масштаба. Нанометр — это 10 атомов водорода. Если его размер, диаметр, скажем, 5 нанометров — то 50 атомов в диаметре. Упаковка может быть не максимально плотная, тогда это порядка, скажем нескольких тысяч атомов, ну, пусть 10000 атомов. Много это или нет? Как посмотреть. С одной стороны, это очень немного. 10000 атомов — это не макроскопическое твердое тело. Флуктуации самой структуры достаточно большие, порядка нескольких ангстрем. И это совсем не похоже на макроскопическую машину: у макро-машины, флуктуации структуры несопоставимы с масштабами, на которых она осуществляет свое действие.

И так, флуктуации у нано-машины большие, но при этом она должна работать с атомными объектами точно. Например, чтобы сделать правильную химическую связь между двумя атомами надо их позиционировать с точностью до десятой доли ангстрема. Что же получается? Флуктуации порядка нескольких ангстрем, а позиционировать атом нужно с точностью до десятой ангстрема. Это все равно, что трясущимися руками попасть ниткой в игольное ушко. И молекулярная машина должна делать это с одной попытки, то есть практически достоверно. Спрашивается, как она тогда должна быть устроена? Вот это и есть самый интересный вопрос.

Перейду теперь к моему третьему сюжету в лекции: «Чтобы работать аккуратно, надо работать медленно». Это очень важная, оказывается, вещь — какая из фундаментальных физических моделей стоит за всем этим. Если мы начнем обсуждать детали, то я вас просто перегружу, но одну мысль мне все-таки хочется донести.

Машина — это механика, она работает точно, но медленно. Молекулярные машины — это тоже как бы механика, но не совсем, потому что настоящей механики на наномасштабах нет, хотя молекулярные машины работают тоже точно и тоже медленно. Теперь вот хотелось бы понять, в каком смысле медленно. Я уже показывал, что белки действительно похожи на роботов, они работают как механические устройства. Чтобы понять, медленно работает белок, или нет, мне нужна математическая модель белка, из которой это стало бы видно. Такую модель построили следующим образом. Взяли реальную белковую молекулу и представили ее структуру в виде сети — набора узлов со связями. Узлы можно отождествлять с разными элементами структуры. Если у вас есть суперкомпьютер, то узлами могут быть атомы в рассматриваемой молекуле, а если суперкомпьютера нет, то можно взять описание погрубее, например,  звено полимерной цепи считать узлом. Теперь, как задаются  связи.  Связи задаются тоже достаточно просто: считается, что если 2 узла, т.е. 2 элемента структуры, 2 атома или 2 звена,  расположены в пространстве на расстоянии не больше некого радиуса обрезания (это уже, конечно, искусство — правильно подобрать радиус обрезания), то тогда считается, что связь есть, а если больше, то считается, что связи нет. Что еще? Считается, что все связи упругие, то есть они могут растягиваться и сжиматься, и растягиваются и сжимаются они как пружинки, по закону Гука. Это и вся модель.

Может показаться, что это все очень искусственно и к реальности отношения не имеет, но, на самом деле, это хорошая модель, потому что она физически правильная.

Что мы хотим теперь узнать с ее помощью? Мы хотим изучать движение всей структуры, всей сети, всей системы узлов. Различных типов движений у такой системы очень много, столько, сколько степеней свободы. Например, у белковой молекулы, состоящей из 10000 атомов,  степеней свободы несколько десятков тысяч. Разобраться во всех этих движениях — задача непростая, поэтому я покажу только результат этих исследований.

Вот, например, белок миозин. Все говорят, что это молекулярная машина. А что показывает модель? Построили для миозина эластичную сеть, исследовали динамику, и выяснилось вот что: две самые медленные моды, то есть самые медленные движения миозиновой структуры, оторваны от всех остальных мод. Это первое.  Есть большая, как мы говорим, спектральная щель между самыми медленными модами  и всем остальным спектром мод. У разных белков таких «оторванных» мод немного, одна или две, но они есть всегда.

Я тут сразу хочу воспользоваться  ассоциацией с двигателем, с поршнем и газом над поршнем в цилиндре. Двигатель — это машина, и у нее две системы: термодинамическая (газ над поршнем) и механическая (поршень в цилиндре). В термодинамической системе все движения атомов быстрые и флуктуации большие, а движения механической системы медленные, и флуктуации ничтожно маленькие. Так вот, в двигателе, в устройстве с двумя системами, термодинамической и механической, есть колоссальный разрыв между характерным временем движений атомов в термодинамической системе, в газе, и характерным временем движения механической конструкции, поршня. В макро-двигателе, это, как бы, вещь понятная, потому что обе системы макроскопические. Но белок – это ведь нано-объект. Тут нет макроскопических подсистем. Но на языке быстрых и медленных степеней свободы структуры, здесь предстает то же самая картина. У природной нано-машины, у белка, имеется большой разрыв между быстрыми степенями свободы, которых много, и самыми медленными степенями свободы, которых одна-две.

У белков — молекулярных машин, как выяснилось, особая динамика. Если посмотреть, как ведет себя белок миозин в многомерном динамическом пространстве движений миозиновой структуры, то ведет он себя вот как. После возмущения, он быстро релаксирует на некоторую плоскость  (потому что у миозина две оторванные медленные моды), лежащую в этом многомерном динамическом пространстве, и дальше медленно смещается к равновесию по этой плоскости, не покидая ее. В таких случаях  говорят, что есть низкомерное притягивающее многообразие.  Но что это означает в реальности — движение в плоскости? Это просто движение достаточно крупных фрагментов миозина —  одна-две самые медленные моды. А что такое быстрые моды? Быстрые движения? Это стохастические движения атомов миозина. Вы подогрели каким-либо образом какое-то место белковой молекулы, возбудили быстрые степени свободы, — и дальше это возбуждение перешло в  медленное движение крупных фрагментов. Вот вам почти полная аналогия с газом и поршнем, с устройством, где тепловая энергия, или энергия быстрых движений, трансформируется в медленное механическое движение. Молекулярная машина тоже преобразует возмущение быстрых степеней свободы в квазимеханическое движение, движение определенных структурных субъединиц вдоль одной-двух самых медленных степеней свободы. Наша модель эластичной сети, узлов со связями, показывает, что биологические молекулярные машины, белки, в частности, работают так же, как и макроскопические машины.

Но не надо забывать, что белок, как молекулярная машина, отличается от обычной макро-машины тем, что там все сильно флуктуирует. Передача энергии от быстрых степеней свободы к медленным осуществляется на фоне больших флуктуаций самой структуры, а все операции, которые совершает белок с единичными атомами, даже с одним электроном, — это все должно происходить точно. Поэтому организация такой структуры, структуры молекулярной машины,  должна быть очень специальной.

А можно сделать искусственный «нано-двигатель», т.е. молекулярную структуру, которая преобразует тепловую энергию в механическое движение?

Я перехожу к самой неинтересной для меня сейчас части, то есть на самом деле она очень интересная, потому что, посмотрите, прежде чем подойти к этому вопросу, нам пришлось о  многом поговорить. Мы уже понимаем, почему в биологии, в живой клетке есть молекулярные машины, мы понимаем, что без молекулярных машин не может быть самой клетки, потому что там надо все делать очень точно. С другой стороны, мы понимаем, что для того, чтобы работать точно, надо работать медленно, и что молекулярные машины, которые есть в клетке, действительно работают медленно, и при этом работают точно.

А теперь хочется сделать то же самое. Ну, понятно, что можно использовать то, что природа уже сделала — методами генной инженерии и биотехнологий вы можете синтезировать определенные белки, даже попробовать сделать новые белки, используя для этого всю ту машинерию, которая есть в живой клетке. Но далеко от живой клетки вы уйти не сможете — от тех молекулярных машин, от тех видов молекулярных машин, которые делаются клеткой.

А вот если слово «искусственный» означает не такой как в клетке; не используя ничего, что есть в клетке, вот можно сделать молекулярную машину? Или нет? Оказывается, можно. Четвертый сюжет моей лекции – это  рассказ как раз об этом.

Давайте возьмем обычную полимерную глобулу. Внешне она очень похожа на белковую глобулу, например, на  миоглобин, который, как мы знаем, тоже молекулярная машина. Правда, структура у обычной полимерной глобулы не такая, как у миоглобина. В обычной глобуле полимерная нить уложена вполне случайным образом. Так вот, обычная полимерная глобула — это не молекулярная машина. Это модель эластичной сети показывает. В спектре релаксационных мод  миоглобина медленные моды отделены от остальных, а в обычной глобуле такой щели нет. Мы знаем, что динамика у биологической молекулярной машины особенная, она быстро релаксирует на определенную плоскость или кривую, то есть на низкоразмерное многообразие, и то, что делает молекулярная машина, ее функция, осуществляется при движении на этом низкоразмерном многообразии. А у обычной полимерной глобулы это не так. Посмотрите, как выглядят ее динамические траектории — они притягиваются к разным точкам, разным аттракторам, и никакого низкоразмерного многообразия тут нет.

Конечно, случайные полимерные глобулы – это то, что сделать проще всего, но это не годится совсем.

А другие полимерные глобулы, необычные, бывают? Вот, оказывается, бывают – это, так называемые, фрактальные или складчатые глобулы. Здесь у вас на одной из лекций на «Полит.ру» Нечаев Сергей рассказывал про фрактальную глобулу.

Хитрость тут вот в чем.  Обычная глобула перепутана, а фрактальная глобула уложена так, что там полимерная нить совсем не перепутана. Она уложена вот как — сначала в мелкую складочку, которая как целое уложена в складку большего масштаба —  получается складочка в складке – ну, и так далее.

В результате, складка большого масштаба состоит из складок меньшего масштаба, каждая из них состоит из  складок еще меньшего масштаба. Получается иерархия складок.

И если все время думать про молекулярные машины, то идея — передавать энергию с быстрых степеней свободы на медленные, используя иерархию масштабов – появляется почти сразу . Она у нас и появилась.

Правда, чтобы сделать фрактальную глобулу, нужно обмануть термодинамику, потому что все промежуточные складки неустойчивы, они не складываются, если ничего не предпринимать, а сливаются,  и получается обычная перепутанная глобула. Чтобы сделать фрактальную глобулу, нужно запретить сливаться складкам по ходу  складывания полимерной цепи в глобулу, вот что нужно сделать.

Для начала, можно придумать физическую модель такого процесса – мы такой процесс назвали иерархическим коллапсом полимерной цепи — когда звенья сначала укладываются в маленькие кластеры, из которых образуются кластеры побольше, из которых образуются еще бо’льшие кластеры – и, наконец, самый большой кластер. При этом, что очень важно, сами кластеры не сливаются, а представляют собой целостные структурные субъединицы.

Такой процесс можно смоделировать на компьютере. Получается вот такая структура.  

И что, вот это — молекулярная машина? Оказывается, да. Идея иерархической укладки цепи,  иерархически организованной структуры, у которой есть возможность каскадной передачи возбуждения от мелкомасштабых движений на крупномасштабные движения, вот эта идея оказалась действительно конструктивной.

Вот конкретный пример фрактальной глобулы. А вот это спектральная щель у движений этой структуры — медленная мода, здесь она одна, отделена от всех остальных. А вот динамические траектории фрактальной глобулы. Видно, что  все траектории садятся на некоторую кривую в многомерном динамическом пространстве. Это и есть одномерное притягивающее многообразие. Иначе говоря, медленная динамика этой структуры, этой фрактальной глобулы, живет на одномерном многообразии.

Фактически, это нано-двигатель, который преобразует тепловую энергию в механическое движение. Он выглядит именно так. И функция его заключается в том, что он переводит энергию возмущения быстрых степеней свободы в медленное квазимеханическое движение.

Это, на самом деле, и все сегодня.

Что же мы узнали? Что живая природа — это мир молекулярных машин. Вторая мысль, которую я хотел донести, — чтобы собрать сложные молекулярные конструкции, нужно работать аккуратно, а чтобы работать аккуратно, нужно работать медленно. Наконец, третья мысль, что иерархия и самоподобие – вот то, что нужно, чтобы делать искусственные молекулярные машины.

В заключение я хочу представить наш замечательный коллектив. Это Сергей Нечаев, он не является сотрудником моей лаборатории, но я горжусь тем, что уже не один год работаю с этим замечательным физиком. Альберт Бикулов — это наш математик. Ольга Стетюхина, Ольга Вальба и Дмитрий Мешков — это мои аспиранты, и Виктор Иванов — один из лучших в компьютерном моделировании полимеров.  

Обсуждение лекции

 Иван Бессонов: Вопрос по последней части вашего рассказа — про фрактальные глобулы. Вот эта вот схема, когда происходит самоорганизация глобулы, которая пока еще не фрактальная, во фрактальную. Мне интересно, какие объекты за этим стоят, то есть, как это выглядит, что-то простейшее представить,  может быть, например, чередование гидрофильных и гидрофобных участков в полимере  — очевидным образом организуются. Но это же не какое-то специфическое свойство, это относится к любому вообще белку. Я что-то не так понял?

Владик Аветисов: Возьмем полипептидную цепь с произвольным, точнее, случайным чередованием гидрофильных и гидрофобных звеньев. Тогда возникает вопрос — получится ли фрактальная глобула, так? То есть, Вас интересует механизм?

Иван Бессонов: Да, вы описываете фрактальную глобулу как что-то особенное, а мне как-то вот кажется, что ничего особенного в ней нет, она по идее должна практически всегда получаться.

Владик Аветисов: Мы тоже так думали вначале.  А когда смоделировали на компьютере фрактальную глобулу и увидели, что динамические свойства у нее как у молекулярной машины, то подумали: ну все, она у нас в руках, мы сейчас сделаем полномасштабное моделирование коллапса полимерной цепи молекулярной динамикой, и быстро определим, что сказать химикам, чтобы они синтезировали то, что нам надо. Не вышло: сливается все в одну большую складку, большую глобулу, неустойчивая граница между складками. Нам пока не удалось эту проблему решить для реальных физических условий, мы ее решаем пока только модельным способом.

В целом, проблема выглядит так: для того чтобы сложить нить во фрактальную глобулу, нужно на процесс укладки, процесс коллапса цепи, наложить иерархию топологических ограничений, чтобы получалась иерархия несливающихся складок. Это как бы общее требование. А как физически это реализовать? Пока не получается организовать иерархию топологических ограничений только из локальных межатомных взаимодействий. Я подозреваю, что это может и не получиться. Можно попробовать варьировать жесткость вдоль цепи, но у нас есть подозрение, что тогда последовательность фрагментов разной жесткости, которая нужна будет для  создания иерархии топологических ограничений, вот эта последовательность, скорее всего, должна быть неслучайной. И тогда немедленно возникнет вопрос — а кто ее будет делать, такую последовательность? Какие-то молекулярные машины? И придется опять обращаться к биологии, к клетке, потому что клетка это все и делает.  Она делает неслучайные последовательности, она контролирует сборку макромолекул и их укладку. Например, укладку ДНК в хромосоме. Большая группа белков управляет топологическими ограничениями, при которых ДНК укладывается во фрактальную глобулу. С белками такая же история.  А вот сделать это без всего того, что есть в клетке, — вопрос открытый, но я, все-таки, думаю, не безнадежный.

Александр: Скажите, пожалуйста, вы не сказали, почему нужно медленно, это некий физический закон?

Владик Аветисов: Я действительно не пояснил, почему нужно делать медленно. Я могу сказать вот что. Во-первых, абсолютно ясного понимания, из какой фундаментальной модели это следует — что нужно делать медленно, чтобы делать точно — у нас пока нет. Но есть некоторые вполне разумные физические соображения, и эти соображения вот какие. Молекулярная машина должна работать в условиях, когда флуктуации структуры существенно больше, чем та точность, с которой она должна делать какую-то операцию. Это означает, что она должна как-то уменьшить влияние флуктуации, но заморозить их она не может, понизить температуру нельзя. Как быть? Оказывается, существует некий общий способ борьбы с флуктуациями — это долго ждать. Классический пример. Вам нужно увидеть очень слабый сигнал, который лежит под уровнем шума, то есть, если попробовать измерить этот сигнал, то амплитуда шума будет больше амплитуды сигнала, и сигнала не видно. Тогда делают хитрую вещь. Представьте, что у вас есть спектр, например, поглощения,  как бы линейка, на которой в каком-то определенном  месте стоит сигнал, а флуктуации при каждом измерении случайным образом меняются вдоль этой линейки.  Так вот — мы промерили 1 раз этот спектр — и сигнал у нас сидит под шумом, мы его не видим.  Проводим точно такое же измерение 2-й раз,  3-й раз, много раз — и все эти спектры складываем строго по линейке. Произойдет вот что — сигнал при каждом измерении расположен на линейке в одном и том же месте, и после сложения амплитуда в этом месте вырастет пропорционально числу измерений. А как вырастет амплитуда шума? Вот на этот счет есть фундаментальная теорема о сложении случайных величин, и она говорит о том, что амплитуда шума вдоль всей линейки будет расти как квадратный корень из числа измерений.  Итак, амплитуда сигнала, который был под шумом, будет расти как число измерений, а амплитуда шума — как корень из числа измерений, в результате, отношение сигнал/шум будет расти как корень из числа измерений. Поэтому, если сигнал меньше шума, то надо измерить его много раз, и все измерения сложить без случайных сдвигов. Делание большого числа измерений — это и есть работать медленно. Нано-механика как раз позволяет много раз измерить и сложить результаты без сдвигов.

Константин Иванович: Спасибо за хорошую лекцию. Принципиальный вопрос, чисто математический: вы показывали там диффузию в многомерных пространствах, сказали, что если вероятность ошибки мала, то расплывание будет локализоваться в одну точку. А справа была картинка, где все это расходилось. Так вот, вся наша жизнь, та, которая построена, она зависит от этой картинки. То есть,  можно ли доказать, и доказано ли это математически, что при диффузии с малой вероятностью все сходится в точку, потому что если не сходится, то вся жизнь у нас лопнет?

Владик Аветисов: Вопрос хороший, но у меня возникло подозрение, что я как-то не на всем здесь сфокусировал ваше внимание. Не надо забывать, что речь идет о диффузии и источнике, там есть источник, а диффузия распространяет то, что выходит из источника, по пространству последовательностей. В этом смысле, если источник действует постоянно, а диффузия не очень сильная, то в этом месте вы будете иметь все время темное пятно; а если источник слабый, а диффузия сильная, то пятно расплывется по всему гигантскому пространству последовательностей. Не надо забывать про источник: сама диффузия ничего не локализует, это только расплывание.

Вопрос из зала: Стабильный источник?

Владик Аветисов: Конечно, к тому же еще автокаталитический.

Елена Романенко: У меня, наверное, будет видение дилетантское. У меня два взаимосвязанных вопроса. Первый: вот как раз вы вышли на источник. Вы говорили о преобразовании тепловой энергии в механическую, сравнивая с большими машинами. Что еще может быть источником возбуждения при расхождении? Это первый вопрос. Второй, точнее, продолжение первого: вы упомянули, что внутри клетки это происходит как-то; если вынуть этот процесс из клетки, возникают сложности. Что внутри клетки является источником этого возобновляющегося процесса? Это первый вопрос. Второй вопрос о построении моделей. У меня сложилось впечатление, что вы использовали три типа моделей. Пусть мы строим дом, второй способ моделирования — это мы строим дом как бы из кубиков, похожих на детали дома, третий способ моделирования — мы рисуем вот это построение дома, допустим, на компьютере. Мы все время теряем влияние среды. Пройти от реального построения дома к изображению этого строительства на экране или листе бумаги мы можем. Но пройти обратно: от найденной модели на листе бумаги к построению дома на ландшафте – это ведь, наверное, другой путь.
Мне не хватило влияния среды, вы все время про вот эту модель, вынутую из среды, рассказывали, а вот если ее погрузить во влияние клетки, среды, допустим, сказывается как-то на этом процессе?

Владик Аветисов: Спасибо за вопрос. Если позволите, я попробую уточнить то, о чем вы спрашиваете. Давайте начнем с первого вопроса. О том, может ли быть какой-то еще источник возбуждения, кроме теплового. У молекулярных машин.

Все, что угодно, все, что возбуждает быстрые степени свободы. Например, видимый свет, инфракрасный свет и пр., это зависит от того, есть ли кому этот свет поглотить в структуре. В клетке, насколько я знаю, работа  белков — молекулярных машин инициируется источником химической энергии. Грубо говоря, молекулярные машины клетки – это как современные двигатели, которым нужен бензин, без него они работать не будут.  Что там происходит? Биологическая молекулярная машина имеет специальное место в своей конструкции, которое называется активным центром. К этому активному центру, к этому месту подходит молекула, которая выделяет много энергии, если ее сломать. Белок ее ломает. И, кстати говоря, действие, которое он совершает, ломая молекулу, это тоже функция  машины. Часть структуры белка, вокруг активного центра, занимается именно этим. Белок ломает молекулу, как это делает машина, при этом, естественно, выделяется энергия.  Эта выделившаяся энергия возбуждает ближайшее окружение активного центра — то место, где выделилась энергия.  Это и есть возбуждение быстрых степеней свободы белка. И дальше это локальное возбуждение трансформируется в медленные движения каких-то  больших частей белковой молекулы, которые и реализуют основную функцию.

Вот, например, кинезин. Знаете, как он действует? Вот эту огромную везикулу, которая даже не помещается на экране, он тащит по цитоскелетной нити. Как он это делает? У него, вот в этой части, есть активный центр. Туда приходит богатая энергией молекула АТФ. Кинезин ее поглощает, щепит, выделяет энергию и делает один шаг своими ступнями. Приходит следующая молекула АТФ. Он ее опять сжигает, выделяет энергию… вот так, поглощая молекулу за молекулой, кинезин совершает шаги и тащит гигантскую везикулу в нужное место в клетке.

Второй вопрос — об отношениях модели и среды. Это очень сложный вопрос. Вообще, можно ли отделить биологическую  систему от среды, в которой она существует? Это неважно, выделяю я что-то из клетки или я выделяю клетку как таковую. Это очень коварный вопрос. У меня  на эту тему дискуссия уже много лет идет с академиком Журавлевым Юрием Николаевичем — крупный биолог, во Владивостоке работает. Вот он все время пытается меня убедить в том, что биологические системы не относятся к классу автономных систем, или, как говорят, автономных агентов, т.е.  биологический объект, функционально, не может быть автономным. Обычно, объект рассматривают как автономный только относительно некоторых степеней свободы, т.е. относительно некоторых функций, которые этот объект реализует. Но если это биологический объект, то у него обязательно должен быть набор функций, обращенных к внешней среде, без которых смысл  внутренних функций теряется. Эта тема очень непростая. Вопросы, которые я рассматривал в своей лекции, существенно проще этой темы. Оставаясь в плоскости этих более простых, но, тем не менее, достаточно сложных вопросов, я могу пока не определять специально то, где тут в моих моделях среда.

Продолжение вопроса из зала: Полимерная глобула, она в какой среде работает?

Владик Аветисов: В какой? Это зависит от того, какая глобула.

Как вы делаете глобулу? Вы берете полимерную нить и помещаете ее в плохой растворитель. Что такое плохой растворитель? Это уже зависит от полимера.  Если полимер гидрофильный, т.е. собран из гидрофильных звеньев, то плохим будет гидрофобный растворитель. Проще говоря, если звенья полимерной цепи хорошо взаимодействуют с водой, хорошо растворяются в воде, то полимерную цепочку нужно помещать во что-то жирное, в масло. Поскольку наша полимерная цепь любит воду и терпеть не может масло, она там, в масле, сожмется в комок. А если полимерная цепь сделана из какой-то гидрофобной органики, то, наоборот, ее нужно опустить в воду. Вот, собственно, и все. Она схлопнется — и будет у вас глобула. Обыкновенную глобулу сделать просто. А сделать иерархическую, складчатую глобулу — это сложнее, тут выдумка нужна.

Продолжение вопроса из зала: Сразу нарушается структура. Клетка замкнутая, и все колебания из нее не выходят, а этот раствор чем ограничен? Рамками емкости?

Владик Аветисов: Я не совсем понимаю, какой раствор. Тот, куда я погружаю глобулу, когда я делаю искусственную наномашину? Она у меня в пробирке, клетки вообще нет.

Продолжение вопроса из зала: Границами машины в клетке является тело клетки.

Владик Аветисов: Нет, в клетке десятки тысяч таких машин.

Продолжение вопроса из зала: Их взаимодействие внутри клетки. А если возьмем одну глобулу в растворе, она же ни с чем не взаимодействует? Вот эти ее колебания и прочие процессы.

Владик Аветисов: А, вот что вы имеете в виду! Вы хотите сказать, что физические свойства белковой молекулы существенным образом зависят от того, находится она в клетке или не находится. Вы это хотите сказать?

Я думаю по этому поводу вот что. Это тоже очень давняя дискуссия, одна из таких дискуссий, которую биологи очень любят вести с физиками. Я думаю, что если белок вынуть из клетки и поместить в раствор, который не травмирует сильно его третичную структуру, то исследование этой третичной структуры не будет лишено смысла.

Леонид Назаров: Какие существуют гипотезы о функциональной нагрузке квазимеханического движения фрактальной глобулы?

Владик Аветисов: Какие вообще функции могут выполнять молекулярные машины типа теплового двигателя, функциональным элементом которых является складчатая глобула?

Предположим, я научился делать фрактальную глобулу, которая превращает тепловое возмущение в механическое движение. Теперь я хочу это механическое движение для чего-то использовать.  Например, я хочу перекусывать полимерные нити, как ножницами. Мне конечно понадобится хороший химик и какая-то сумма денег, но я думаю, что я это сделаю. Или, например, я хочу сделать такую машину, которая бы, строила полимерные нити. То есть, садилась бы на хвост какого-нибудь олигомера короткого, брала из раствора нужный мономер, лепила его к концу и сдвигалась на один шаг. Это уже более сложная конструкция. Что мне для этого нужно? Мне, конечно, нужен элемент, который превращал бы внешнюю энергию в квазимеханическое движение нужным для сборки полимера образом. Тогда я смогу сделать, например, полимерную нить метровой длины… Мечта Чубайса…

Но заданный вопрос вот  еще в чем заключается. Можно ли представить функцию, которая вошла бы в противоречие со способностью превращать внешнюю энергию в квазимеханическое движение? Я, честно говоря, сейчас занят тем, что хорошо бы сделать что-нибудь простое. Вот то, чего сделать нельзя, то есть о границах применимости, я пока еще не думал. Если посмотреть на биологические молекулярные машины, то там ведь кроме белков есть и огромные машины. Например, рибосома. Это целый агрегат, но это тоже машина.  По-видимому, для того чтобы сделать машину типа рибосомы, просто двигателя, т.е. возможности превращать энергию в механическое движение, мало, еще что-то нужно. Но для манипуляции единичными атомами и молекулами, небольшими, я думаю, что такой конструкции хватит. Может быть, я очень наивен, я еще не знаю.

Виктор Вакин: Скажите, возможно ли теоретически создание машины, которая воспроизводит саму себя? Потому что в клетке информация переходит от одной машины к другой — и так по кругу. ДНК – РНК – белки, и белки делают новую ДНК.

Владик Аветисов: Если я вас правильно понял, вопрос в том, может ли машина воспроизводить саму себя, теоретически? Ответ на это дал фон Нейман, теорема о самовоспроизводящихся автоматах. Утверждение теоремы заключается в том, что сложность самовоспроизводящегося автомата не превышает сложности автомата. Поскольку автомат в некотором смысле машина — то ответ на Ваш вопрос — да. Но тут есть тонкость. Она заключается вот в чем. Видим ли мы в биологии такую молекулярную машину, скажем, какой-нибудь белок, который бы сам себя воспроизводил? Нет. Этого нет. Что воспроизводит себя? Система. На самом деле воспроизводит себя не элемент системы, а вся система воспроизводит элемент системы. В этом смысле самовоспроизводящейся машиной является не белок, а клетка.

Продолжение вопроса из зала: Мы снова вернулись к клетке…

Владик Аветисов: Я же аналог, это не обязательно. Потому что, сделав синтетическую или искусственную молекулярную машину, я начну думать о том, как сделать операциональную систему, т.е. систему взаимодействующих машин. Как только в операциональной системе, состоящей из таких искусственных молекулярных машин, получится функциональное замыкание, она станет сам

Simple English Wikipedia, бесплатная энциклопедия

Компьютер — это машина, которая принимает данные в качестве входных данных, обрабатывает эти данные с помощью программ и выводит обработанные данные в качестве информации. Многие компьютеры могут хранить и извлекать информацию с помощью жестких дисков. Компьютеры могут быть соединены вместе в сети, что позволяет подключенным компьютерам общаться друг с другом.

Двумя основными характеристиками компьютера являются: он реагирует на конкретный набор инструкций четко определенным образом и может выполнять предварительно записанный список инструкций, вызывающих программу.В компьютере четыре основных этапа обработки: ввод, хранение, вывод и обработка.

Современные компьютеры могут выполнять миллиарды вычислений в секунду. Возможность выполнять вычисления много раз в секунду позволяет современным компьютерам выполнять несколько задач одновременно, что означает, что они могут выполнять множество различных задач одновременно. Компьютеры выполняют множество различных задач, где автоматизация полезна. Некоторые примеры — управление светофорами, транспортными средствами, системами безопасности, стиральными машинами и цифровыми телевизорами.

Компьютеры могут быть сконструированы так, чтобы делать с информацией практически все, что угодно. Компьютеры используются для управления большими и маленькими машинами, которые в прошлом управлялись людьми. Большинство людей использовали персональный компьютер дома или на работе. Они используются для таких вещей, как расчет, прослушивание музыки, чтение статьи, письмо и т. Д.

Современные компьютеры — это электронное компьютерное оборудование. Они очень быстро выполняют математическую арифметику, но компьютеры на самом деле не «думают». Они следуют только инструкциям своего программного обеспечения.Программное обеспечение использует оборудование, когда пользователь дает ему инструкции, и дает полезный результат.

Люди управляют компьютерами с помощью пользовательских интерфейсов. К устройствам ввода относятся клавиатуры, компьютерные мыши, кнопки и сенсорные экраны. Некоторыми компьютерами также можно управлять с помощью голосовых команд, жестов рук или даже сигналов мозга через электроды, имплантированные в мозг или вдоль нервов.

Компьютерные программы разрабатываются или пишутся компьютерными программистами. Некоторые программисты пишут программы на собственном языке компьютера, называемом машинным кодом.Большинство программ написано с использованием таких языков программирования, как C, C ++, Java. Эти языки программирования больше похожи на язык, на котором говорят и пишут каждый день. Компилятор переводит инструкции пользователя в двоичный код (машинный код), который компьютер поймет и сделает то, что необходимо.

Автоматизация [изменить | изменить источник]

У большинства людей проблемы с математикой. Чтобы показать это, попробуйте набрать в голове 584 × 3220. Все шаги запомнить сложно! Люди создали инструменты, которые помогали им вспомнить, где они находились в математической задаче.Другая проблема, с которой сталкиваются люди, заключается в том, что им приходится решать одну и ту же проблему снова и снова. Кассиру приходилось каждый день вносить сдачу в уме или с помощью бумажки. Это заняло много времени и допустило ошибки. Итак, люди сделали калькуляторы, которые делали одно и то же снова и снова. Эта часть компьютерной истории называется «историей автоматических вычислений», что является причудливым выражением для «истории машин, которые позволяют мне легко решать одну и ту же математическую задачу снова и снова, не делая ошибок.»

Счеты, логарифмическая линейка, астролябия и антикиферский механизм (датируемый примерно 150–100 гг. До н.э.) являются примерами автоматических вычислительных машин.

Программирование [изменить | изменить источник]

Людям не нужна машина, которая будет делать одно и то же снова и снова. Например, музыкальная шкатулка — это устройство, которое воспроизводит одну и ту же музыку снова и снова. Некоторые люди хотели научить свою машину делать разные вещи. Например, они хотели сказать музыкальной шкатулке, чтобы она каждый раз играла разную музыку.Они хотели иметь возможность программировать музыкальную шкатулку, чтобы музыкальная шкатулка воспроизводила разную музыку. Эта часть компьютерной истории называется «историей программируемых машин», что является причудливым выражением для «истории машин, которым я могу приказать делать разные вещи, если я знаю, как говорить на их языке».

Один из первых примеров этого был построен героем Александрии (ок. 10–70 нашей эры). Он построил механический театр, который разыгрывал пьесу продолжительностью 10 минут и управлялся сложной системой веревок и барабанов.Эти веревки и барабаны были языком машины — они рассказывали, что машина делает и когда. Некоторые утверждают, что это первая программируемая машина. ^[1]

Историки расходятся во мнении относительно того, какие ранние машины были «компьютерами». Многие говорят, что «замковые часы», астрономические часы, изобретенные Аль-Джазари в 1206 году, являются первым известным программируемым аналоговым компьютером. ^{[2] [3]} Продолжительность дня и ночи можно регулировать каждый день, чтобы учесть изменение продолжительности дня и ночи в течение года. ^[4] Некоторые считают эту ежедневную настройку компьютерным программированием.

Другие говорят, что первый компьютер создал Чарльз Бэббидж. ^[4] Ада Лавлейс считается первым программистом. ^{[5] [6] [7]}

Эра вычислительной техники [изменить | изменить источник]

В конце средневековья люди начали думать, что математика и инженерия были важнее. В 1623 году Вильгельм Шикард создал механический калькулятор. Другие европейцы сделали больше калькуляторов после него.Это не были современные компьютеры, потому что они могли только складывать, вычитать и умножать — вы не могли изменить то, что они делали, чтобы заставить их делать что-то вроде игры в тетрис. Из-за этого мы говорим, что они не были программируемыми. Теперь инженеры используют компьютеры для проектирования и планирования.

В 1801 году Жозеф Мари Жаккард использовал перфокарты, чтобы указать своему текстильному ткацкому станку, какой узор ткать. Он мог использовать перфокарты, чтобы указывать ткацкому станку, что ему делать, и он мог менять перфокарты, что означало, что он мог запрограммировать ткацкий станок на плетение нужного узора.Это означает, что ткацкий станок можно было программировать.

Чарльз Бэббидж хотел создать аналогичную машину, которая могла бы производить вычисления. Он назвал это «Аналитическая машина». ^[8] Поскольку у Бэббиджа не было достаточно денег и он всегда менял свою конструкцию, когда у него появлялась идея получше, он так и не построил свою аналитическую машину.

Со временем компьютеры стали использоваться все чаще. Людям быстро становится скучно повторять одно и то же снова и снова. Представьте, что вы тратите свою жизнь на то, чтобы записывать вещи на учетных карточках, хранить их, а затем снова искать их.В Бюро переписи населения США в 1890 году этим занимались сотни людей. Это было дорого, и отчеты требовали много времени. Затем инженер придумал, как заставить машины выполнять большую часть работы. Герман Холлерит изобрел машину для подсчета результатов, которая автоматически суммирует информацию, собранную бюро переписи населения. Его машины производила компания Computing Tabulating Recording Corporation (которая позже стала IBM). Они арендовали машины вместо того, чтобы продавать их. Производители машин уже давно помогают своим пользователям разбираться в них и ремонтировать их, и техническая поддержка CTR была особенно хорошей.

Благодаря машинам, подобным этой, были изобретены новые способы общения с этими машинами, и были изобретены новые типы машин, и, в конце концов, родился компьютер, каким мы его знаем.

Аналоговые и цифровые вычислительные машины [изменить | изменить источник]

В первой половине 20-го века ученые начали использовать компьютеры, в основном потому, что ученым приходилось разбираться в математике, и они хотели тратить больше времени на размышления о научных вопросах вместо того, чтобы часами складывать числа.Например, если им нужно было запустить ракету, им нужно было проделать много математических расчетов, чтобы убедиться, что ракета работает правильно. Итак, они собрали компьютеры. В этих аналоговых компьютерах использовались аналоговые схемы, что затрудняло их программирование. В 1930-х они изобрели цифровые компьютеры и вскоре упростили их программирование. Однако это не так, поскольку было предпринято множество последовательных попыток довести арифметическую логику до 13. Аналоговые компьютеры — это механические или электронные устройства, которые решают проблемы.Некоторые также используются для управления машинами.

Крупногабаритные компьютеры [изменить | изменить источник]

Ученые придумали, как создавать и использовать цифровые компьютеры в 1930-1940-х годах. Ученые создали множество цифровых компьютеров, и, когда они это сделали, они выяснили, как задавать им правильные вопросы, чтобы получить от них максимальную отдачу. Вот несколько компьютеров, которые они построили:

EDSAC был одним из первых компьютеров, который запомнил то, что вы ему сказали, даже после того, как выключили питание.Это называется архитектурой фон Неймана.

• Электромеханические «станки Z» Конрада Цузе. Z3 (1941) была первой рабочей машиной, которая использовала двоичную арифметику. Двоичная арифметика означает использование «Да» и «Нет». складывать числа. Вы также можете запрограммировать это. В 1998 году было доказано, что Z3 завершен по Тьюрингу. Завершение по Тьюрингу означает, что этому конкретному компьютеру можно сказать все, что математически возможно сказать компьютеру. Это первый в мире современный компьютер.
• Непрограммируемый компьютер Атанасова – Берри (1941), который использовал электронные лампы для хранения ответов «да» и «нет», а также регенеративную конденсаторную память.
• The Harvard Mark I (1944), большой компьютер, на котором можно было программировать.
• Лаборатория баллистических исследований армии США ENIAC (1946), которая могла складывать числа, как это делают люди (с использованием чисел от 0 до 9), и иногда ее называют первым электронным компьютером общего назначения (поскольку Z3 Конрада Цузе 1941 года использовал электромагниты вместо электроники ).Однако сначала единственным способом перепрограммировать ENIAC было его перепрограммирование.

Несколько разработчиков ENIAC видели его проблемы. Они изобрели способ, позволяющий компьютеру запоминать то, что он ему сказал, и способ изменить то, что он запомнил. Это известно как «архитектура хранимых программ» или архитектура фон Неймана. Джон фон Нейман рассказал об этой конструкции в статье «Первый проект отчета по EDVAC », распространенной в 1945 году. Примерно в это же время стартовал ряд проектов по разработке компьютеров на основе архитектуры хранимых программ.Первый из них был завершен в Великобритании. Первой, где была продемонстрирована работа, была Manchester Small-Scale Experimental Machine (SSEM или «Baby»), в то время как EDSAC, завершенный через год после SSEM, был первым действительно полезным компьютером, который использовал сохраненный проект программы. Вскоре после этого машина, первоначально описанная в статье фон Неймана — EDVAC — была завершена, но не была готова в течение двух лет.

Практически все современные компьютеры используют архитектуру хранимых программ. Это стало основным понятием, определяющим современный компьютер.Технологии, используемые для создания компьютеров, изменились с 1940-х годов, но многие современные компьютеры по-прежнему используют архитектуру фон Неймана.

В 1950-х годах компьютеры строились в основном из электронных ламп. Транзисторы заменили электронные лампы в 1960-х годах, потому что они были меньше и дешевле. Им также требуется меньше энергии, и они не ломаются так сильно, как электронные лампы. В 1970-х годах технологии были основаны на интегральных схемах. Микропроцессоры, такие как Intel 4004, сделали компьютеры меньше, дешевле, быстрее и надежнее.К 1980-м годам микроконтроллеры стали достаточно маленькими и дешевыми, чтобы заменить механические элементы управления в таких вещах, как стиральные машины. В 80-е годы также появились домашние компьютеры и персональные компьютеры. С развитием Интернета персональные компьютеры становятся таким же обычным явлением в домашнем хозяйстве, как телевизор и телефон.

В 2005 году Nokia начала называть некоторые из своих мобильных телефонов (серии N) «мультимедийными компьютерами», а после выпуска Apple iPhone в 2007 году многие теперь начинают добавлять категорию смартфонов к «настоящим» компьютерам.В 2008 году, если смартфоны включены в число компьютеров в мире, крупнейшим производителем компьютеров по количеству проданных единиц больше не была Hewlett-Packard, а скорее Nokia. ^[9]

Есть много типов компьютеров. Некоторые включают:

1. персональный компьютер
2. рабочая станция
3. базовый блок
4. сервер
5. миникомпьютер
6. суперкомпьютер
7. встроенная система
8. планшетный компьютер

«Настольный компьютер» — это небольшой компьютер с экраном (который не является частью компьютера).Большинство людей хранят их на столе, поэтому их называют «настольными компьютерами». «Портативные компьютеры» — это компьютеры, достаточно маленькие, чтобы поместиться у вас на коленях. Это позволяет легко носить их с собой. И ноутбуки, и настольные компьютеры называются персональными компьютерами, потому что один человек одновременно использует их для таких вещей, как воспроизведение музыки, просмотр веб-страниц или видеоигры.

Есть компьютеры большего размера, которыми могут пользоваться одновременно многие люди. Они называются «мэйнфреймы», и эти компьютеры делают все, что заставляет работать такие вещи, как Интернет.Вы можете думать о персональном компьютере так: персональный компьютер подобен вашей коже: вы можете видеть его, другие люди могут видеть его, а через вашу кожу вы чувствуете ветер, воду, воздух и остальной мир. Мэйнфрейм больше похож на ваши внутренние органы: вы их никогда не видите и даже не думаете о них, но если они внезапно пропадут, у вас возникнут очень большие проблемы.

Встроенный компьютер, также называемый встроенной системой, — это компьютер, который делает одно и только одно, и обычно делает это очень хорошо.Например, будильник — это встроенный компьютер: он показывает время. В отличие от вашего персонального компьютера, вы не можете использовать свои часы для игры в тетрис. По этой причине мы говорим, что встроенные компьютеры нельзя программировать, потому что вы не можете установить больше программ на свои часы. Некоторые мобильные телефоны, банкоматы, микроволновые печи, проигрыватели компакт-дисков и автомобили работают со встроенными компьютерами.

ПК «все в одном» [изменить | изменить источник]

Универсальные компьютеры — это настольные компьютеры, в которых все внутренние механизмы компьютера находятся в том же корпусе, что и монитор.Apple сделала несколько популярных примеров компьютеров «все в одном», таких как оригинальный Macintosh середины 1980-х годов и iMac конца 1990-х и 2000-х годов.

• Обработка текста
• Таблицы
• Презентации
• Редактирование фотографий
• Электронная почта
• Монтаж / рендеринг / кодирование видео
• Аудиозапись
• Управление системой
• Разработка веб-сайтов
• Разработка программного обеспечения

Компьютеры хранят данные и инструкции в виде чисел, потому что компьютеры могут работать с числами очень быстро.Эти данные хранятся в виде двоичных символов (1 и 0). Символ 1 или 0, хранящийся в компьютере, называется битом, который происходит от двоичной цифры слова. Компьютеры могут использовать вместе множество битов для представления инструкций и данных, которые используются этими инструкциями. Список инструкций называется программой и хранится на жестком диске компьютера. Компьютеры работают с программой, используя центральный процессор, и они используют быструю память, называемую ОЗУ, также известную как (память с произвольным доступом), в качестве пространства для хранения инструкций и данных, пока они это делают.Когда компьютер хочет сохранить результаты программы на потом, он использует жесткий диск, потому что вещи, хранящиеся на жестком диске, все еще можно запомнить после выключения компьютера.

Операционная система сообщает компьютеру, как понимать, какие задания он должен выполнять, как выполнять эти задания и как сообщать людям результаты. Миллионы компьютеров могут использовать одну и ту же операционную систему, в то время как каждый компьютер может иметь свои собственные прикладные программы, которые делают то, что нужно его пользователю. Использование одних и тех же операционных систем позволяет легко научиться использовать компьютеры для новых целей.Пользователь, которому нужно использовать компьютер для чего-то другого, может узнать, как использовать новую прикладную программу. Некоторые операционные системы могут иметь простые командные строки или полностью удобный графический интерфейс.

Одна из самых важных задач, которые компьютеры выполняют для людей, — это помощь в общении. Коммуникация — это то, как люди делятся информацией. Компьютеры помогли людям продвинуться вперед в науке, медицине, бизнесе и обучении, потому что они позволяют экспертам из любой точки мира работать друг с другом и обмениваться информацией.Они также позволяют другим людям общаться друг с другом, выполнять свою работу практически где угодно, узнавать практически обо всем или делиться друг с другом своим мнением. Интернет — это то, что позволяет людям общаться между своими компьютерами.

Компьютер теперь почти всегда является электронным устройством. Обычно он содержит материалы, которые при утилизации превращаются в электронные отходы. Когда в некоторых местах покупается новый компьютер, законы требуют, чтобы стоимость его утилизации была оплачена.Это называется управлением продуктом.

Компьютеры могут быстро устареть, в зависимости от того, какие программы использует пользователь. Очень часто их выбрасывают в течение двух-трех лет, потому что для некоторых новых программ требуется более мощный компьютер. Это усугубляет проблему, поэтому утилизация компьютеров происходит часто. Многие проекты пытаются отправить работающие компьютеры в развивающиеся страны, чтобы их можно было использовать повторно и не тратить так быстро, поскольку большинству людей не нужно запускать новые программы. Некоторые компоненты компьютера, например жесткие диски, могут легко сломаться.Когда эти части попадают на свалку, они могут попадать в грунтовые воды ядовитые химические вещества, такие как свинец. Жесткие диски также могут содержать секретную информацию, например, номера кредитных карт. Если жесткий диск не стереть перед тем, как выбросить, злоумышленник может получить информацию с жесткого диска, даже если диск не работает, и использовать его для кражи денег с банковского счета предыдущего владельца.

Компьютеры бывают разных форм, но большинство из них имеют общий дизайн.

• Все компьютеры имеют центральный процессор.
• Все компьютеры имеют своего рода шину данных, которая позволяет им получать или выводить данные в окружающую среду.
• Все компьютеры имеют тот или иной вид памяти. Обычно это микросхемы (интегральные схемы), которые могут хранить информацию.
• Многие компьютеры имеют какие-то датчики, которые позволяют им получать данные из окружающей среды.
• Многие компьютеры имеют какое-либо устройство отображения, которое позволяет им отображать выходные данные. К ним также могут быть подключены другие периферийные устройства.

Компьютер состоит из нескольких основных частей.При сравнении компьютера с человеческим телом центральный процессор похож на мозг. Он делает большую часть мышления и сообщает остальному компьютеру, как работать. Процессор находится на материнской плате, которая похожа на скелет. Он обеспечивает основу для других частей и несет нервы, соединяющие их друг с другом и с ЦП. Материнская плата подключена к источнику питания, который обеспечивает электричеством весь компьютер. Различные приводы (привод компакт-дисков, дисковод для гибких дисков и на многих новых компьютерах USB-накопитель) действуют как глаза, уши и пальцы и позволяют компьютеру читать различные типы хранилищ точно так же, как человек может читать разные виды книг.Жесткий диск похож на человеческую память и отслеживает все данные, хранящиеся на компьютере. У большинства компьютеров есть звуковая карта или другой метод воспроизведения звука, который похож на голосовые связки или голосовой ящик. К звуковой карте подключены динамики, похожие на рот, из которых выходит звук. Компьютеры также могут иметь графическую карту, которая помогает компьютеру создавать визуальные эффекты, такие как трехмерное окружение или более реалистичные цвета, а более мощные графические карты могут создавать более реалистичные или более сложные изображения, как это может сделать хорошо обученный художник. .

Название компании	Продажи (млрд долларов США)
Яблоко	220 000
Samsung	212 680
Foxconn	132 070
л.с. (Hewlett-Packard)	112 300
IBM	99,750
Hitachi	87 510
Microsoft	86830
Амазонка	74,450
Sony	72,340
Panasonic	70 830
Google	59 820
Dell	56 940
Toshiba	56 200
LG	54,750
Intel	52,700

1. ↑ «Цапля Александрийская».Проверено 15 января 2008.
2. ↑ Говард Р. Тернер (1997), Наука в средневековом исламе: иллюстрированное введение , стр. 184, Техасский университет Press, ISBN 0-292-78149-0
3. ↑ Дональд Рутледж Хилл, «Машиностроение на Средневековом Ближнем Востоке», Scientific American , май 1991 г., стр. 64-9 (сравните Дональд Рутледж Хилл, Машиностроение)
4. ↑ ^{4,0 4,1} Древние открытия, Эпизод 11: Древние роботы , History Channel, получено 6 сентября 2008 г.
5. ↑ Fuegi & Francis 2003, стр.16–26.
6. ↑ Филлипс, Ана Лена (2011). «Краудсорсинг гендерного равенства: День Ады Лавлейс и связанный с ним веб-сайт направлен на повышение роли женщин в науке и технологиях». Американский ученый . 99 (6): 463.
7. ↑ «Ада Лавлейс удостоена чести Google Doodle», The Guardian , 10 декабря 2012 г., получено 10 декабря 2012 г. .
8. ↑ Не путайте аналитическую машину с разностной машиной Бэббиджа, которая была непрограммируемым механическим калькулятором.
9. ↑ Миллер, Мэтью. «В 2008 году Nokia была крупнейшим производителем компьютеров в мире». ZDNet . Проверено 18 июля 2020.

Примечания [изменение | изменить источник]

• ^a Кемпф, Кар (1961). « Историческая монография: Электронные компьютеры в артиллерийском корпусе «. Абердинский испытательный полигон (Армия США).
• ^a Филлипс, Тони (2000). «Антикиферский механизм I».Американское математическое общество. Проверено 5 апреля 2006.
• ^a Шеннон, Клод Элвуд (1940). « Символьный анализ цепей реле и коммутации ». Массачусетский Технологический Институт.
• ^a Digital Equipment Corporation (1972). Руководство по процессору PDP-11/40 (PDF). Мейнард, Массачусетс: Корпорация цифрового оборудования.
• ^a Verma, G .; Мильке, Н.(1988). « Показатели надежности флэш-памяти на основе ETOX ». Международный симпозиум IEEE по физике надежности.
• ^a Меуэр, Ханс (13 ноября 2006 г.). «Архитектуры делятся во времени». Штромайер, Эрих; Саймон, Хорст; Донгарра, Джек. ТОП500. Проверено 27 ноября 2006.
• Стокс, Джон (2007). Внутри машины: иллюстрированное введение в микропроцессоры и компьютерную архитектуру . Сан-Франциско: Пресса без крахмала.ISBN 978-1-59327-104-6 .

Что такое простая машина?

Что приходит на ум, когда вы думаете о машине? Некоторые люди могут подумать о сложных машинах, таких как двигатели внутреннего сгорания или компьютеры. Однако некоторые из наиболее важных и полезных машин довольно просты. На самом деле ученые даже называют их простыми машинами!

Так что же такое простая машина? Это машина, которая выполняет простую задачу, например, сложение или вычитание? Может быть, это просто машина, с которой действительно легко работать, как старый пульт от телевизора? Или это может быть какая-нибудь машина, которая облегчает жизнь?

Хотя простые устройства действительно облегчают нашу жизнь, они намного старше телевизионных пультов или калькуляторов.Простые машины — одни из первых когда-либо созданных машин.

Ученые определяют работу как силу, действующую на объект в направлении движения. Машины облегчают работу, выполняя одно или несколько из следующих действий: перенос силы из одного места в другое, изменение направления силы, увеличение величины силы или увеличение расстояния или скорости силы.

С тех пор, как первые люди ходили по Земле, они искали способы облегчить выполнение повседневной работы.Со временем они сделали это, изобрести то, что стало известно как шесть простых машин.

Колесо и ось были определенно одним из самых важных изобретений в истории человечества. За счет уменьшения трения колесо позволило людям легче перемещать товары на большие расстояния. Без колеса и оси сельское хозяйство и торговля были бы невозможны.

Рычаг состоит из длинной балки и точки поворота, известной как точка опоры. Рычаги позволяют поднимать больший вес, чем вы могли бы самостоятельно.Например, 100-фунтовый камень может оказаться слишком большим для вас, чтобы поднять его самостоятельно. Если вы вставите край длинной балки под край камня с другим камнем в нескольких футах от вас, чтобы он действовал как ось, вы можете надавить на балку, чтобы переместить камень. Общие примеры рычагов включают дверные ручки, выключатели света, открывалки для бутылок и петли.

Наклонная плоскость — это плоская поверхность, приподнятая для создания угла. Если вы когда-либо использовали пандус, чтобы переместить что-то тяжелое, вы знаете, что перетащить тяжелый предмет по пандусу намного проще, чем поднять его прямо с земли.

Шкив — это версия колеса и оси в сочетании с цепью или веревкой, которая изменяет направление силы, необходимой для выполнения работы. Когда вы тянете вниз веревку, прикрепленную к шкиву, объект, прикрепленный к другому концу веревки, перемещается вверх. Шкивы можно комбинировать с другими шкивами, чтобы уменьшить объем работы, необходимой для подъема очень тяжелых предметов. Общие примеры шкивов включают флагштоки, оконные жалюзи, лифты и краны.

Клинья — это подвижные наклонные плоскости, используемые для подъема или отделения.Клинья обычно используются, чтобы разрезать, оторвать или разбить объект на части. Обычные клинья включают ножи, топоры, пилы, ножницы и лопаты. Однако клинья также могут использоваться для удержания предметов на месте, например, в случае скоб, гвоздей, прокладок или дверных ограничителей.

Винт — это скрученный вариант наклонной плоскости. Это позволяет преобразовать круговое движение в движение вверх или вниз, занимающее меньше места по горизонтали. Винты также могут помочь скрепить вещи. Обычные примеры винтов включают крышки от банок, сверла, лампочки и пробки для бутылок.

Эти шесть простых машин окружают нас повсюду. Часто более сложные машины, также называемые составными машинами, состоят из одной или нескольких простых машин, собранных вместе. Представляете, насколько легче стала жизнь после изобретения этих простых машин?

Лучшее ПО виртуальных машин 2020 года: виртуализация для разных ОС

Лучшее программное обеспечение для виртуальных машин упрощает виртуализацию для различных операционных систем, позволяя запускать несколько установок ОС на одном компьютере или рабочей станции.

Лучшее программное обеспечение для виртуализации

Виртуальные машины стали важной частью вычислений, не в последнюю очередь для бизнеса и особенно для облачных вычислений. Однако виртуализация доступна и домашним пользователям.

Для личного использования виртуализация позволяет пользователям запускать различные операционные системы на домашних компьютерах, например, Windows на Mac или Linux на ПК с Windows — и наоборот.

Ключевым преимуществом запуска виртуальной машины является то, что она позволяет запускать приложения, которые в противном случае были бы недоступны из-за очень разных системных требований, что является одной из причин, почему виртуализация стала такой важной в бизнесе.

Другой, что удивительно, является проблема безопасности, поскольку вредоносное ПО не может работать должным образом в виртуализированной среде и часто отключается, если обнаруживает, что оно находится в одной.

В целом виртуализация стала мощным инструментом в вычислениях и ИТ, и здесь мы представим лучшее из программного обеспечения для виртуальных машин.

• Хотите, чтобы ваша компания или услуги были рассмотрены в этом руководстве покупателя? Отправьте свой запрос по адресу [email protected], указав URL-адрес руководства по покупке в строке темы.

(Изображение предоставлено VMware)

1. VMware Workstation Player

Благодаря 20 годам разработки

Причины для покупки

+ Бесплатно для личного использования + Поддерживает виртуализацию GPU + Windows, Mac и Linux

VMware предлагает обширный выбор продуктов для виртуализации, включая Fusion для Apple Mac и Workstation Player для ПК.

Несмотря на различие названий, эти два продукта предлагают фактически одно и то же решение, хотя и адаптированное для каждой ОС.

Для Mac, который включает аккуратный «Режим Unity», который позволяет Mac OS запускать приложения Windows из Dock и заставлять их выглядеть так, как будто они являются частью основной ОС.

Workstation, как следует из нумерации версий, является более зрелым продуктом и обеспечивает одну из самых сложных реализаций виртуальных машин, когда-либо существовавших.

Являясь одним из немногих хостов, поддерживающих DirectX 10 и OpenGL 3.3, он позволяет CAD и другим приложениям с ускорением на GPU работать в условиях виртуализации.

Workstation Player для Windows или Linux бесплатен для личного использования, хотя Pro требуется для бизнес-пользователей и тех, кто хочет запускать ограниченные виртуальные машины, созданные с помощью Pro или Fusion Pro.

411-10.

: 1. носил трубку шляпа. 2. Обложка этой книги выполнено из кожи .3. Они пригласили меня и сестру. 4. Сахарный тростник растет в странах с теплым климатом. 5. Эти студенты хотят принять участие в экспедиции. 6. Я буду говорить менеджеру об этом. 7. Покупатели были интер- ‘ . эстед при закупке 5000 тн мазута.8. Поставщики прислали телеграмма покупателям . 9. Обсуждаю дело с главным инженером. 10. Английская тонна содержит 1016 килограммов. 11. Груз будет выгружен в Ленинград. 12. Некоторые мешки были повреждены морской водой.13. Тридцать ящиков запасных запчасти готовы к отгрузке. 14. Сто сумки были доставлены на склад. 15. Пароход не удалось выгрузить вчера из-за шторма . 16. Хелен моя сестра. 17. He — это a бухгалтер.18. Расстояние между что село и до Москвы это км 60. 19. Цена на сверлильный станок. составляет 8000 руб. 20. Вес машина две тонны. 21. Они врачей. 22. Покупатели попросил о снижении на 5%, в цене.

Текст 1Б. КОМПЬЮТЕРЫ ДЕЛАЮТ МИР МЕНЬШЕ И УМНЕЕ

	Способность крошечных вычислительных устройств управлять сложными операциями изменила способ выполнения многих задач, от научных исследований до производства потребительских товаров. Крошечные компьютеры на микросхеме используются в медицинском оборудовании, бытовой технике, автомобилях и игрушках.Рабочие используют портативные вычислительные устройства для сбора данных на объекте клиента, для создания форм, для управления запасами и в качестве настольных органайзеров. Компьютерное оборудование становится не только меньше, но и сложнее. Компьютеры являются частью многих машин и устройств, которые когда-то требовали постоянного наблюдения и контроля со стороны человека. Сегодня компьютеры в системах безопасности обеспечивают более безопасную среду, компьютеры в автомобилях повышают энергоэффективность, а компьютеры в телефонах предоставляют такие функции, как переадресация вызовов, мониторинг вызовов и ответ на вызовы. Эти интеллектуальные машины предназначены для выполнения некоторых основных задач, которые ранее выполнялись людьми; тем самым они делают жизнь немного легче и приятнее. Смарт-карты хранят важную информацию, такую ​​как медицинские записи, водительские права, банковские счета и т. Д. Смартфоны, автомобили и бытовая техника со встроенными компьютерами можно запрограммировать так, чтобы они лучше отвечали индивидуальным потребностям. Умный дом имеет встроенную систему мониторинга, которая может включать и выключать свет, открывать и закрывать окна, управлять духовкой и т. Д. Имея небольшие вычислительные устройства, доступные для выполнения умных задач, таких как приготовление обеда, программирование видеомагнитофона и управление потоком информации в организации, люди могут тратить больше времени на то, что они часто делают лучше всего, — на творчество. Компьютеры могут помочь людям работать более творчески. Мультимедийные системы известны своей образовательной и развлекательной ценностью, которую мы называем образовательно-развлекательной. Мультимедиа объединяет текст со звуком, видео, анимацией и графикой, что значительно улучшает взаимодействие между пользователем и машиной и может сделать информацию более интересной и привлекательной для людей. Программное обеспечение экспертных систем позволяет компьютерам мыслить как эксперты. Например, экспертные системы медицинской диагностики могут помочь врачам определить болезнь пациента, предложить дальнейшие тесты и назначить соответствующие лекарства. Connectivity позволяет компьютерам и программному обеспечению, которые в противном случае были бы несовместимы, взаимодействовать и совместно использовать ресурсы. Теперь, когда компьютеры распространяются во многих областях, а сети доступны для людей для доступа к данным и общения с другими, персональные компьютеры становятся межличностными ПК.У них есть потенциал для значительного улучшения наших отношений друг с другом. Многие люди сегодня работают удаленно, то есть используют свои компьютеры, чтобы оставаться на связи с офисом, пока они работают дома. При наличии подходящих инструментов персонал больницы может поставить диагноз у медицинского эксперта за сотни или тысячи миль. Точно так же инвалиды могут более эффективно общаться с другими с помощью компьютеров. Дистанционное обучение и видеоконференции — это концепции, которые стали возможными благодаря использованию электронного класса или конференц-зала, доступного для людей из удаленных мест.В настоящее время пользователям Интернета доступны обширные базы данных, каждый из которых может отправлять друг другу почтовые сообщения. Информационная супермагистраль призвана значительно расширить эту интерактивную связь, чтобы люди во всем мире имели свободный доступ ко всем этим ресурсам. Власть людей имеет решающее значение для обеспечения того, чтобы оборудование, программное обеспечение и возможности подключения были эффективно интегрированы социально ответственным образом. Люди — пользователи компьютеров и компьютерные профессионалы — это те, кто решает, какое оборудование, программное обеспечение и сети выдержат и насколько большое влияние они окажут на нашу жизнь.В конечном итоге власть людей должна использоваться для обеспечения не только эффективного, но и социально ответственного использования компьютеров. Задание 12. Найдите ответы на эти вопросы: 1. Назовите несколько типов устройств, использующих компьютеры на микросхеме. 2. Какие применения карманных компьютеров упоминаются в тексте? 3. Каковы преимущества использования компьютеров со следующими элементами? а) Системы безопасности б) Легковые автомобили в) Телефоны 4.Какие умные устройства упоминаются в тексте? 5. Для чего используются смарт-карты? 6. В чем преимущества мультимедиа? 7. Что могут делать медицинские экспертные системы? 8. Как компьютеры могут помочь инвалидам? 9. Какие типы вычислительных систем доступны людям в удаленных местах с помощью электронных классов или залов заседаний? 10. Какие аспекты вычислений может определять сила человека? Задача 13.Отметьте следующие утверждения как истинные или ложные: Настольные органайзеры — это программы, для которых требуются настольные компьютеры. Компьютеры иногда используются для мониторинга систем, которые ранее нуждались в наблюдении человека. Сеть — это способ позволить несовместимым системам обмениваться данными и совместно использовать ресурсы. Использование компьютеров мешает людям проявлять творческий подход. Пользователи компьютеров не имеют большого влияния на развитие вычислительной техники. ОБЗОР ГРАММАТИКИ НАСТОЯЩИЕ ФОРМЫ Настоящее Простое	Настоящее время непрерывное		Настоящее совершенное состояние		Present Perfect Непрерывный
Когда	обычно, всегда ежедневно, часто, иногда		сейчас, сейчас		уже, просто, никогда, сегодня, на этой неделе (месяц, год)		на 7 лет, на 3 месяца, на 2 часа
Утвердительное предложение	Я / ты / мы / они играем Он / она / оно / играть с		I am люфт ing Он / она / оно — это — играть — Вы / мы / они играют иг		Я / ты / мы / они есть играть изд. / Написано Он / она / оно имеет пьес изд / написано		Я / ты / мы / они играл / писал Он / она / это играл / писал
Отрицательное предложение	Я / ты / мы / они не играй Он / она / оно не играть		I не играть ing Он / она / оно не играть ing Вы / мы / они не играйте ing		Я / ты / мы / они не играли играли изд. / Написано Он / она / оно не имеет играть ed / записано		Я / ты / мы / они не играл / не писал Он она оно не играл / не писал
Общие вопрос	Разве Я / ты / мы / они играют ? Играет ли он / она / оно играет ?		Я Играю ? он / она / она играет или ? вы / мы / они играете или ?		Написано ли Я / ты / мы / они играют ed / ? Есть ли он / она / она играет ed / написано ?		Я / ты / мы / они играли / писали? Он / она / она играет / пишет?
Wh-вопрос	Что делать Я / ты / мы / они играют ? Какой играет он / она / оно играет ?		Какой я Я играю или ? What is he / she / it play ing ? Какие такие вы / мы / они играете или ?		Что у Я / ты / мы / они играют изд / написано ? Какой имеет он / она / она играет ed / написано ?		Как долго я / ты / мы / они играю / пишу? Как долго он / она / она играет / пишет?
Частотные наречия (сигнальные слова)		Использование				Пример
Настоящее Простое
Обычно положение глаголов частоты: после глагола быть Sheis никогда поздно перед основным глаголом Мы часто смотрим фильм по пятницам. между вспомогательным и основным глаголом в вопросе и минусом Они всегда ведут себя так ? Я не обычно ложусь спать поздно. всегда, часто, обычно, обычно иногда, редко, редко, никогда эти временные метки обычно располагаются в начале или в конце предложения в среду, пятницу, каждый день, два раза в неделю, в месяц, 1 раз в сутки		1.для действий, которые повторяются снова и снова / часто = повторяющихся или регулярных действий в текущий период времени или для привычки , что у нас (каждый день, иногда, никогда, никогда)				Я иногда хожу в школу на велосипеде. они встают на раньше? Он часто путешествует . она когда-нибудь помогает вам? Он ходит на работу два раза в неделю. У нас обычно едят у бабушек по воскресеньям.
		2. для в постоянном состоянии				Они живут в деревне в Шотландии. Она не работает. Вы, , не говорите по-гречески.
		3. для общих истин или естественных и научных законов				Земля обращается на вокруг Солнца за 24 часа. Львы едят мяса. Вода кипит при 100 ℃. Птицы откладывают яиц.
		4. по говорить о людях или вещах в целом				Люди делают выборов, потому что у них не может быть всего, что они хотят . Медсестры, , работают в поликлиниках и больницах. Футбол — — очень популярный вид спорта в Болгарии.
		5. поговорить о том, что в будущем официально организовано (театр, кино) программы и расписания (для самолетов, поездов, автобусов) (в основном с такими глаголами, как идти, уйти, прибыть, начать, прийти, вернуться и т. Д.)				Следующий поезд отправляется с через час. Игра начинается с в девять часов. Самолет вылетает из Афин в 15.25 и прибывает в Лондон в 17.25. Курс начнется в следующий четверг .
		6. в условных предложениях после «если», «когда», «после», «пока», «до» / «до», «до», «сразу после»				Что делать, если завтра будет дождь ? Когда дождь перестанет , мы выйдем. Если вы нагреете воду до 100 ° C (212F), она закипит. ( нулевое условное ) Если вы выполните уроки, я отведу вас в зоопарк. ( первое условное )
		7. для рассказов, описаний игр, обзоров пьес, фильмов, книг				Маленький мальчик открывает дверь и видит большую коробку на своей кровати. Он ведет на кухню, а сообщает своей матери. Местная команда забивает еще гол!
		8. дать инструкций / указаний				Вылейте всех ингредиентов в миску для смешивания и перемешайте до получения однородной массы. Пройдите по улице до угла и затем поверните направо на .
		9. когда мы говорим Откуда вы? когда мы делаем предложение Почему нет…?				He прибывает из Голландии. -Я устал. -Почему не ты ложишься рано спать?
Настоящее время непрерывное
сейчас, в данный момент в настоящее время, сегодня, сейчас, прямо сейчас Слушайте! Смотрите! в наши дни, на этой неделе		1.для действия, которое происходит только сейчас , в время , когда мы говорим				Я м делаю домашних заданий сейчас. Я сейчас изучаю английский. Вы, , не слушаете ! Почему — это , а здесь сидит ? Послушайте! Кто-то звонит в колокол .
		2.когда мы говорим о том, что происходит в настоящее время , но не обязательно в момент выступления				Я читаю интересную книгу. Том ищет новую работу. Нас, , изучают английский и испанский.
		3. для временного действия или состояния (временные ситуации) период времени в настоящее время (сегодня, на этой неделе, в этом семестре, в этом году)				Она преподает английского языка в этом семестре. Она не может выйти. Сегодня она пишет свое эссе . Мы, , остановились сегодня в отеле «Бристоль» . Вы не можете одолжить эту книгу сегодня. Они тратят на этой неделе в Париже. Я м живу на с моими родителями в настоящее время, но скоро я куплю свой собственный дом.
		4. для определенных договоренностей в ближайшем будущем , чтобы поговорить о планах докладчика .(скоро, в понедельник)				Когда будут вы придете к нам? Я скоро уезжаю из . Мы, , встречаемся с в понедельник.
		5. описать изменяющихся ситуаций , особенно с помощью глаголов получать, расти, становиться, увеличиваться, изменять для выражения текущих тенденций				Сейчас становится холоднее на . Дин поправляется на после болезни.
						Цены на топливо постоянно растут из-за высокого спроса. Интернет-магазины сегодня быстро растут .
		6. для часто повторяющихся действий с всегда выражая говорящим раздражение или критику.				Он всегда хвастается ! Она всегда критикует мою внешность. У вас всегда в грязной обуви !
Глаголы состояния обычно указывают на состояние. У них нет непрерывной формы, даже если они относятся к настоящему времени. Такими глаголами являются: смысловых глаголов видеть, смотреть, замечать, слышать, звук, запах, вкус, чувствовать (чувствовать, слышать, смотреть, видеть, запах, звук, вкус следует прилагательными !!! Не наречия) глаголов, которые выражают симпатии и антипатии нравится, не нравится, любят, ненавидят, предпочитают, не возражают глаголов восприятия думать, верить, знать, понимать, осознавать, казаться, помнить, напоминать, забывать другие глаголы, такие как иметь, хотеть, нуждаться, стоить, иметь в виду, принадлежать, владеть Некоторые из этих глаголов обозначают и состояние, и действие, но есть различие в значении.
Я вижу ее! Вот она. (см. = см.) Шелк на ощупь мягкий. (чувство = имеет текстуру) Ужин на вкус отличный. (вкус = имеет вкус) Эти носки ужасно пахнут . (запах = иметь запах [‘əudə] () Большинство людей любят / наслаждаются едой вне дома (нравится в целом) Я думаю, ты хорошенькая.(думать = рассматривать / мнение) Он — это человек, с которым сложно ладить (у него сложный характер)				Я м смотрю его сегодня. (см. = встреча) Она на ощупь шелк (на ощупь = прикосновение) He пробует суп (вкус = попробовать) Собака нюхает еду (запах = запах) Она любит / наслаждается каждой минутой своего отпуска.(ей нравится конкретно , -) Вы думаете о тесте ? (думать = думать) Она была особенно щедрой на этой неделе. (ведет себя великодушно, поведение необычное)
Настоящее совершенное состояние
уже, когда-либо, юст, никогда, еще нет, пока что по настоящее время, по настоящее время это впервые впервые, недавно, последнее время, всегда, Как долго?	1.для однократного или повторяющегося действия в прошлом , когда мы не знаем или не интересуются, когда это произошло. Что нас беспокоит, так это само действие.		Мы купили новую машину. Он прожил с индейцами Амазонки. Нас переселили в новый дом . Диана сменила место работы.
	2. с наречиями , такими как всегда, уже, никогда, недавно, в последнее время, но все же , всегда и т. Д.		У них есть никогда не были за границей . У Джейн уже получили подарков на день рождения. У ребенка есть ни разу не мне задавали такие вопросы раньше. Она, , есть , никогда не ожидал такой перемены в худшую сторону. Мой коллега в последнее время был очень занят .
	3.для прошлых событий и действий с результатами и последствиями в настоящем , и они каким-то образом влияют на это (эффекты важны сейчас).		Я потерял моего ключа. (И теперь у нее нет ключа.) Она была в Лондоне. (Значит, она знает Лондон.) Она похудела на и выглядит очень красиво. Папа сломал очков, поэтому не может читать газету.
	4. для действия, которое только что остановил , закончил		У нее всего закончили готовить обед. Игра насчитывает только завершено . Эмма имеет , всего вымыла волос.
	5. для действий или состояний, которые начались в прошлом и продолжаются в настоящее время (часто с с и для ).		Она знает меня более двух лет. Как давно , , , здесь? Моя невестка была учительницей с 2000 года. Дэвид работал в Испании с 1996 года. He не курил три года. Нас, , прожили здесь пятнадцать лет.
	6.говорить о опытах : что кто-то делал или не делал в течение своей жизни (мы часто используем , никогда, никогда, до )		Я имел никогда не был в Австралии. Я посетил стран. Были ли Вы когда-нибудь ездили на верблюде? У нас было , ни разу не летали на воздушном шаре.
	7.выделите количество повторений действия или количество вещей , которые произошли из этого (время завершения не указано) (с до сих пор, много раз, так как за последний год, по часам, в течение недели, несколько раз, и т. Д.)		Я, , написал сегодня утром пяти писем! Она звонила вам сегодня десять раз! Она выпила четыре чашки кофе с тех пор, как проснулась. Я, , написал писем с тех пор, как переехал в Канаду. Мы, , сдали пяти тестов в этом семестре. He много раз был в Нью-Йорке. Я играл в тенниса каждое воскресное утро в течение последних двух лет.
	8. Мы часто используем Present Perfect после превосходной степени		Это одна из самых красивых стран, которую она посетила за всю историю . Это самая вкусная еда. Я съел когда-либо .
	9. с выражениями « Это впервые …», «Это впервые …», и т. Д.		Это первый раз, когда я и посетил ваш веб-сайт, и я думаю, что это потрясающе. Это первый раз, когда я и когда-либо ел китайской еды.
	10.иногда, чтобы подчеркнуть завершение действия во временном пункте (со словами времени, такими как , когда, до, после, до, сразу после )		Вы можете выходить, как только вы выполните домашнее задание. Я пойду спать после того, как напишу свой отчет. : 2018-11-10; : 4524 | | : : : © 2015-2020 лекции.орг — —

ПОЗ. 32 —

Несчастные случаи в механическом цехе

1. Прочтите и переведите текст:

1. Кусок металла из шлифовального станка вошел в правый глаз г-на A и порезал его. Причина: он не использовал охранник на машине.

2. Мистер порезал руку на сверлильном станке. Причина: Он вынул кусок металла из машины рукой.

3. Мистер порезал палец пилой. Причина: Он держал заготовку на верстаке рукой.

4. Г-н D поскользнулся на полу, упал на машину и порезал голову. Причина: на полу было немного масла. Мистер D слишком быстро прошел и не увидел.

5. Мистер E поднялся по металлической лестнице и получил удар током. Причина: он приставил лестницу к электрическим проводам.

6. На складе произошел пожар.Причина: старый выключатель, который не был плотно прикручен к стене, загорелся, когда его использовал Mr F .

7. Г-н G получил удар электрическим током. Причина: он облил огонь водой.

Кто нарушил следующие правила безопасности?

Пример: (a) Мистер нарушил это правило.

(a) ВСЕГДА ПРОДОЛЖАЙТЕ РАБОТУ В ТИСКЕ

(b) ВСЕГДА НОСИТЕ ОЧКИ И ИСПОЛЬЗУЙТЕ ЗАЩИТУ ПРИ РАБОТЕ ШЛИФОВАЛЬНОЙ МАШИНЫ

.

(c) ВСЕГДА ЧИСТИТЕ МАШИНУ ЩЕТКОЙ НИКОГДА НЕ СВОЕЙ РУКОЙ

(d) НИКОГДА НЕ ИСПОЛЬЗУЙТЕ ПОВРЕЖДЕННЫЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ

(e) ЗАПРЕЩАЕТСЯ ИСПОЛЬЗОВАТЬ ЛЕСТНИЦЫ ИЗ МЕТАЛЛА Вблизи ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРОВОДОВ

(f) ПОЖАРЫ, ВЫЗВАННЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ НЕИСПРАВНОСТЬЮ, НИКОГДА НЕ ТУШИТЬ ВОДОЙ

(e) ВСЕГДА СОДЕРЖИВАЙТЕ ПОЛЫ МАСТЕРСКОЙ ЧИСТЫМИ И СВОБОДНЫМИ ОТ МАСЛА.

3. Учите новые слова:

шлифовальный станок

причина

охранник

сверлильный станок

палец

пила

скамейка

на слип

, чтобы подняться на

лестница

провод

кладовая,

плотно

заливать

тиски

очки защитные

переключатель

к винту

загореться

потушить

щетка

4.