Информация

Как възприемаме ускорението?

Как възприемаме ускорението?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Днес аз и моят приятел идвахме с мотор, а аз седях в противоположната посока, защото държах нещо в ръка (и беше забавно :P). Когато започна да карам колело, усетих много високо ускорение. Помолих го да върви бавно, но той каза, че върви с нормална скорост. Тогава от любопитство аз и той опитахме различни скорости и различни ускорения, докато аз седях в двете посоки на ускорение и срещу него. За моя изненада „усетих“ повече ускорение, когато седях срещу посоката на ускорение. Докато търсим как възприемаме ускорението, изненадващо не е много добре известно. Намерих следните обяснения,

  • Ние надценяваме времето на пристигане (реф.: това)
  • Ендолимфа от вестибуларната система (реф.: Wiki) [Не точно ускорение, а по-скоро баланс]
  • Интерполирани сегменти на движение (справка: това)

Въпросът ми е просто ли зрително възприятие или специален механизъм за откриване на ускорение? Във всеки от тези случаи, защо усещах повече ускорение, докато седях отсреща, отколкото в посока на ускорение? [Първоначалното ми предположение е, защото нямах никаква поддръжка и визуалните знаци бяха объркани]

Актуализация:

Намерих тази публикация, но не получих задоволителен отговор от книгата, посочена в отговора.


Въпросът ми е просто визуално възприятие или специален механизъм за откриване на ускорение?

Ускорението е синтезиран извод от множество системи.

Най-известна е ендолимфната система, която вече споменахте:

Докато ускорявате, ендолимптата и отолитите в тях (малки, калцифицирани отлагания) преминават през космените клетки и произвеждат потенциали на действие, които пътуват до мозъка. Колкото по-висока е степента на ускорение, толкова повече потенциали за действие ще бъдат изпратени.

Оттук идва и световъртежът, тъй като ендолимфата и отолитите не се спират с еднаква скорост, което за момент дава на мозъка две различни интерпретации за това какво ускорение изпитвате.

Има и ефект на Доплер:

Този път базиран на кохлеарната система на вътрешното ухо, вместо на вестибуларната система, ефектът на доплер се интерпретира от мозъка и дава много груба интерпретация на двете скорости и ускорение (ако скоростта на обекта се променя).

След това има цялата визуална страна на нещата. Размазването на движението и скоростта, с която възприятието на обектите променя размера си, допринасят значително за нашето усещане за зрително ускорение, но почти всичко това се извършва чрез сложна манипулация на визуални данни в тилната и предната част.

Има и безброй незначителни фактори: напрежение на кожата и ставите (усещането за тежест поради ускорение), лекота на дишане, сензорни клетки в косата ви, ако косата ви е изложена на открито по време на ускорение, сензори за кръвно налягане (и изтръпване, когато тялото не може да компенсира) и др.

В някой от тези случаи защо усещах по-голямо ускорение, докато седях отсреща, отколкото в посоката на ускорение?

Предполагам, че тялото ви е по-визуално настроено да гледа в същата посока като ускорението и когато сте били изправени в противоположната посока, умът ви свръхкомпенсира в опит да ви защити, тъй като вероятно нямате много възможности за бързо ускорете назад на разстояния повече от няколко фута.

Мозъкът ви също може да е изпаднал в паника, защото не можете да видите накъде отивате (обикновено много лошо), а засиленото сензорно състояние направи силата на ускорението да се почувства по-голяма.

Това обаче са най-добрите ми предположения. Ако някой има академичен източник, моля, не се колебайте да редактира този отговор!


Онлайн ръководства и съвети за подготовка за SAT / ACT

— Уау, наистина си стигнал от нула до шестдесет там!

Чували ли сте някога някой да използва идиома "нула до шестдесет", както направих в горния пример? Когато някой каже, че нещо е минало от „нула до шестдесет“, той наистина казва, че нещата са се ускорили много бързо. Ускорението е величината, с която скоростта на нещо се променя за определен период от време.

В тази статия ще говорим всичко за ускорението: какво е то и как да го изчислим. Затегнете коланите!


Въображението може да промени това, което чуваме и виждаме

Проучване от Karolinska Institutet в Швеция показва, че нашето въображение може да повлияе на това как преживяваме света повече, отколкото си мислим. Това, което си представяме, че чуваме или виждаме „в главата си“, може да промени действителното ни възприятие. Изследването, което е публикувано в научното списание Текуща биология, хвърля нова светлина върху класически въпрос в психологията и невронауката - за това как мозъкът ни комбинира информация от различните сетива.

„Често мислим за нещата, които си представяме, и нещата, които възприемаме като ясно отделими“, казва Кристофър Бергер, докторант в катедрата по невронауки и водещ автор на изследването. „Въпреки това, това проучване показва, че нашето въображение за звук или форма променя начина, по който възприемаме света около нас по същия начин, по който всъщност чуваме този звук или виждаме тази форма. По-конкретно, открихме, че това, което си представяме, че чуваме, може да се промени това, което всъщност виждаме и това, което си представяме, че виждаме, може да промени това, което всъщност чуваме."

Изследването се състои от поредица от експерименти, които използват илюзии, при които сензорната информация от едно сетиво променя или изкривява възприятието на друго сетиво. Участваха общо деветдесет и шест здрави доброволци.

В първия експеримент участниците изпитаха илюзията, че два преминаващи обекта се сблъскват, а не минават един друг, когато си представят звук в момента, в който двата обекта се срещнат. Във втори експеримент пространственото възприятие на звука на участниците беше предубедено към място, където те си представяха, че виждат кратка поява на бял кръг. В третия експеримент възприятието на участниците за това, което човек казва, се променя от тяхното въображение за определен звук.

Според учените резултатите от настоящото изследване могат да бъдат полезни за разбирането на механизмите, чрез които мозъкът не успява да направи разлика между мисълта и реалността при определени психични разстройства като шизофренията. Друга област на употреба може да бъде изследване на мозъчни компютърни интерфейси, където парализираното въображение на хората се използва за управление на виртуални и изкуствени устройства.

„Това е първият набор от експерименти, които окончателно установяват, че сензорните сигнали, генерирани от въображението на човек, са достатъчно силни, за да променят възприятието на реалния свят за различна сензорна модалност“, казва професор Хенрик Ерсон, главният изследовател зад изследването.


Как действа миризмата

Миризмата често е първият ни отговор на стимули. Предупреждава ни да стреляме, преди да видим пламъци. Кара ни да се отдръпнем, преди да вкусим гнила храна. Но въпреки че миризмата е основно сетиво, тя също е в челните редици на неврологичните изследвания. Учените все още проучват как точно улавяме аромати, обработваме ги и ги интерпретираме като миризми. Защо изследователи, парфюмеристи, разработчици и дори правителствени агенции са толкова любопитни относно миризмата? Какво прави един привидно елементарен смисъл толкова дразнещ?

Миризма, подобно на вкуса, е химическо усещане, което се открива от сетивните клетки, наречено хеморецептори. Когато одорантът стимулира хеморецепторите в носа, които улавят миризмата, те предават електрически импулси към мозъка. След това мозъкът интерпретира моделите в електрическата активност като специфични миризми и обонятелното усещане се превръща в възприятие - нещо, което можем да разпознаем като миризма. Единствената друга химическа система, която може бързо да идентифицира, осмисли и запомни нови молекули, е имунната система.

Но миризмата, повече от всяко друго сетиво, също е тясно свързана с частите на мозъка, които обработват емоциите и асоциативното учене. Обонятелната крушка в мозъка, която сортира усещането във възприятието, е част от лимбична система -- система, която включва амигдалата и хипокампуса, структури, жизненоважни за нашето поведение, настроение и памет. Тази връзка с емоционалния център на мозъка прави миризмата завладяваща граница в невронауката, поведенческата наука и рекламата.

В тази статия ще проучим как хората възприемат миризмата, как тя задейства паметта и интересните (и понякога необичайни) начини за манипулиране на миризмата и обонятелното възприятие.


† Настоящ адрес: Катедра по ветеринарни предклинични науки, Университет на Ливърпул, Crown Street, Liverpool L69 7ZJ, UK

Това е статия с отворен достъп, разпространявана при условията на лиценза Creative Commons Attribution License, който позволява неограничено използване, разпространение и възпроизвеждане във всяка среда, при условие че оригиналната работа е правилно цитирана.

Препратки

. 1998 Вертикално скачане Galago senegalensis: търсенето на задължителен механичен усилвател на мощност . Фил. транс. R. Soc. Лондон. Б 353, 1607–1620. (doi:10.1098/rstb.1998.0313). Връзка, ISI, Google Scholar

Aerts P., Van Damme R., d'Aout K. & amp Van Hooydonck B.

. 2003 Двукрак при гущерите: моделирането на цялото тяло разкрива възможен ремък. Фил. транс. R. Soc. Лондон. Б 358, 1525–1533. (doi:10.1098/rstb.2003.1342). Връзка, ISI, Google Scholar

Askew G. N., Marsh R. L. и Ellington C. P.

. 2001 Механичната мощност на полетните мускули на синьогърди пъдпъдъци (Coturnix chinensis) по време на излитане . J. Exp. Biol. 204, 3601–3619. PubMed, Google Scholar

. 1975 Енергетиката на скока на скакалца Schistocerca gregaria . J. Exp. Biol. 63, 58–83. Google Наука

. 1989 Мащабна опора на тялото при бозайници: поза на крайниците и мускулна механика. наука 245, 45–48. (doi:10.1126/science.2740914). Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

. 1993 Скачане на опашки: механизъм и динамика. J. Zool. Лондон. 229, 217–236. (doi:10.1111/j.1469-7998.1993.tb02632.x). Crossref, Google Scholar

. 2006 Скачащи характеристики на насекоми жабешки скакури. J. Exp. Biol. 209, 4607–4621. (doi:10.1242/jeb.02539). Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Cavagna A. G., Komarek L. & amp Mazzoleni S.

. 1971 Механиката на спринтовото бягане. J. Physiol. 217, 709–721. Crossref, PubMed, Google Scholar

. 1944 Изследвания по механиката на скелета на тетрапода. J. Exp. Biol. 20, 88–116. Google Наука

. 1938 Топлината на скъсяването и динамичните константи на мускулите. Proc. R. Soc. Лондон. Б 126, 136–195. (10.1098/rspb.1938.0050). Връзка, Google Scholar

Янсен И., Хеймсфийлд С. Б., Уанг З. и Рос Р.

. 2000 Скелетна мускулна маса и разпределение при 468 мъже и жени на възраст 18–88 години. J. Appl. физиол. 89, 81–88. Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Лий Д. В., Бертрам Дж. Е. и Тодхънтър Р. Дж.

. 1999 Ускорение и баланс при тръскащи кучета. J. Exp. Biol. 202, 3565–3573. PubMed, ISI, Google Scholar

McGowan C. P., Baudinette R. V. и Biewener A. A.

. 2005 Съвместна работа и мощност, свързани с ускорение и забавяне в таммар валаби (Macropus eugenii) . J. Exp. Biol. 208, 41–53. (doi:10.1242/jeb.01305). Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

. 2006 г. Използването на MP3 рекордери за регистриране на данни от монтирани акселерометри за конски копита. уравнение ветеринарен лекар. Дж. 38, 675–680. (doi:10.2746/042516406X156578). Crossref, PubMed, Google Scholar

Pfau T., Witte T. H. & amp Wilson A. M.

. 2005 Метод за извличане на данни за преместване по време на циклично движение с помощта на инерциален сензор. J. Exp. Biol. 208, 2503–2514. (doi:10.1242/jeb.01658). Crossref, PubMed, Google Scholar

. 2002 Механична мощност по време на ускорения при бягане при диви пуйки. J. Exp. Biol. 205, 1485–1494. PubMed, Google Scholar

. 2008 Измерване на параметрите на крачката с помощта на носещ GPS и инерционна мерна единица. J. Biomech. 41, 1398–1406. (doi:10.1016/j.jbiomech.2008.02.021). Crossref, PubMed, Google Scholar

. 2005 Биомеханика: няма ограничение на силата върху скоростта на спринт на хрътки. природата 438, 753–754. (doi: 10.1038/438753a). Crossref, PubMed, Google Scholar

. 1998 Оценка на скорости и ускорения на движението на животните: симулационен експеримент, сравняващ алгоритмите за числено диференциране. J. Exp. Biol. 201, 981–995. ISI, Google Scholar

Уилямс С. Б., Уилсън А. М., Дейнс Дж., Пекъм К. и Пейн Р.

. 2008 Функционална анатомия и мускулен момент на ръцете на гръдния крайник на елитен спринт атлет: състезателната хрътка. J. Anat. 213, 361–372. (doi:10.1111/j.1469-7580.2008.00961.x). Crossref, PubMed, Google Scholar

Williams S. B., Usherwood J. R., Jespers K., Channon A. J. и Уилсън A. M.

. 2009 Изследване на механичната основа за ускорение: локомоторна функция на тазовия крайник по време на ускорения при състезателни хрътки (Canis фамилияис) . J. Exp. Biol. 212, 550–565. (doi:10.1242/jeb.018093). Crossref, PubMed, Google Scholar

Witte T.H., Knill K.& Wilson A.M.

. 2004 Определяне на пиковата вертикална сила на реакция на земята от фактора на натоварване в коня (Equus caballus) . J. Exp. Biol. 207, 3639–3648. (doi:10.1242/jeb.01182). Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar


Как възприемаме ускорението? - Биология

Чудили ли сте се защо сме заобиколени от неща, които ни помагат да правим всичко по-бързо, по-бързо и по-бързо? Общувайте по-бързо, но и работете по-бързо, банкирайте по-бързо, пътувайте по-бързо, намирайте по-бързо среща, гответе по-бързо, чистете по-бързо и правите всичко по едно и също време? Какво мислите да се тъпчете още повече във всеки буден час?

Е, за моето поколение американци скоростта се чувства като право по рождение. Понякога си мисля, че минималната ни скорост е 3 Маха. Всичко по-малко и се страхуваме да загубим конкурентното си предимство. Но дори моето поколение започва да се съмнява дали ние сме господари на скоростта или скоростта ни владее.

Аз съм антрополог в Rand Corporation и докато много антрополози изучават древни култури, аз се фокусирам върху съвременните култури и как се адаптираме към цялата тази промяна, случваща се в света. Наскоро се обединих с един инженер Сейфу Чонде, за да изучавам скоростта. Интересувахме се както от това как хората се адаптират към тази епоха на ускорение, така и от последиците за сигурността и политиката. Как би могъл да изглежда нашият свят след 25 години, ако сегашният темп на промяна продължава да се ускорява? Какво би означавало това за транспорта или обучението, комуникацията, производството, оръжията или дори естествения подбор? Ще ни направи ли по-бързо бъдеще по-сигурни и продуктивни? Или ще ни направи по-уязвими?

В нашето изследване хората приемаха ускорението като неизбежно, както тръпката, така и липсата на контрол. Те се страхуват, че ако се забавят, може да рискуват да остареят. Казват, че предпочитат да изгорят, отколкото да ръждясват. Но в същото време те се притесняват, че скоростта може да подкопае техните културни традиции и чувството им за дом. Но дори хората, които печелят в играта на скорост, признават, че се чувстват малко неспокойни. Те виждат ускорението като разширяване на пропастта между имащите, джетсетърите, които бръмчат наоколо, и неимущите, които са оставени в цифровия прах.

Да, имаме основателна причина да прогнозираме, че бъдещето ще бъде по-бързо, но това, което осъзнах е, че скоростта е парадоксална и като всички добри парадокси, тя ни учи за човешкия опит, колкото и абсурден и сложен да е .

Първият парадокс е, че обичаме скоростта и сме развълнувани от нейната интензивност. Но праисторическите ни мозъци наистина не са създадени за това, така че ние изобретяваме влакчета в увеселителен парк, състезателни коли и свръхзвукови самолети, но получаваме камшичен удар, гадене от колата, забавяне на джет. Не сме се развили до многозадачност. По-скоро се развихме, за да правим едно нещо с невероятен фокус, като лов - не непременно с голяма скорост, но с издръжливост на голямо разстояние. Но сега има все по-голяма пропаст между нашата биология и нашия начин на живот, несъответствие между това, за което са изградени телата ни и това, което ги караме да правят. Това е феномен, който моите ментори нарекоха "Stone Agers в бързата лента."

Втори парадокс на скоростта е, че тя може да бъде измерена обективно. нали така? Мили в час, гигабайти в секунда. Но как се чувства скоростта и дали ни харесва, е силно субективно. Така че можем да документираме, че темпът, с който приемаме новите технологии, се увеличава. Например, минаха 85 години от въвеждането на телефона до момента, когато по-голямата част от американците имаха телефони у дома. За разлика от тях, на повечето от нас са били необходими само 13 години, за да имат смартфони. И как хората действат и реагират на скоростта варира в зависимост от културата и между различните хора в рамките на една и съща култура. Взаимодействията, които могат да се разглеждат като приятно оживени и удобни в някои култури, могат да се разглеждат като ужасно груби в други. Искам да кажа, че не бихте поискали чаша за отиване на японска чаена церемония, за да можете да отлетите до следващата си туристическа спирка. Би ли?

Трети парадокс е, че скоростта поражда скорост. Колкото по-бързо отговарям, колкото повече отговори получавам, толкова по-бързо трябва да отговоря отново. Да имаме повече комуникация и информация на една ръка разстояние във всеки един момент, трябваше да направи вземането на решения по-лесно и по-рационално. Но изглежда, че това наистина не се случва.

Ето само още един парадокс: Ако всички тези по-бързи технологии трябваше да ни освободят от тежката работа, защо всички се чувстваме толкова притиснати от времето? Защо разбиваме колите си в рекорден брой, защото смятаме, че трябва да отговорим на този текст веднага? Не трябва ли животът в бързата лента да се чувства малко по-забавен и малко по-малко тревожен? Говорещите немски език дори имат дума за това: "Eilkrankheit." На английски това е "hurry sickness." Когато трябва да вземаме бързи решения, мозъкът на автопилот се включва и ние разчитаме на нашето заучено поведение, нашите рефлекси, нашите когнитивни пристрастия, за да ни помогне да възприемаме и реагираме бързо. Понякога това спасява живота ни, нали? Борба или бягство. Но понякога това ни подвежда в дългосрочен план.

Често, когато нашето общество има големи провали, те не са технологични. Те са провали, които се случват, когато вземаме решения твърде бързо на автопилот. Не направихме творческото или критично мислене, необходимо за свързване на точките или премахване на фалшива информация или осмисляне на сложността. Този вид мислене не може да се направи бързо. Това е бавно мислене. Двама психолози, Даниел Канеман и Амос Тверски, започнаха да посочват това още през 1974 г. и ние все още се борим да направим нещо с техните прозрения.

Цялата съвременна история може да се разглежда като едно ускорение след друго. Сякаш мислим, че ако ускорим достатъчно, можем да избягаме от проблемите си. Но ние никога не го правим. Ние знаем това в собствения си живот и политиците също го знаят. Така че сега се обръщаме към изкуствения интелект, за да ни помогне да вземаме по-бързи и по-интелигентни решения за обработка на тази непрекъснато разширяваща се вселена от данни.Но машините, които обработват данни, не са заместител на критичното и устойчиво мислене на хората, чиито мозъци от каменната ера се нуждаят от малко време, за да оставят импулсите им да утихнат, да забавят ума и да оставят мислите да текат.

Ако започнете да мислите, че просто трябва да натиснем спирачките, това няма да е винаги правилното решение. Всички знаем, че влак, който върви твърде бързо около завой, може да дерайлира, но Сейфу, инженерът, ме научи, че влак, който върви твърде бавно около завой, също може да дерайлира.

Така че управлението на този прилив на ускорение започва с разбирането, че имаме повече контрол върху скоростта, отколкото си мислим, индивидуално и като общество. Понякога ще трябва да се проектираме, за да вървим по-бързо. Ще искаме да разрешим затрудненията, да ускорим помощ при бедствия за жертвите на урагани или да използваме 3-D печат, за да произведем това, от което се нуждаем, на място, точно когато имаме нужда от него. Понякога обаче ще искаме да направим заобикалящата ни среда по-бавна, за да създадем катастрофата от бързото изживяване. И е добре да не бъдете стимулирани през цялото време. Добре е за възрастни и за деца. Може би е скучно, но ни дава време за размисъл. Бавното време не е загубено време.

И трябва да преосмислим какво означава да пестим време. Културата и ритуалите по света се градят в бавност, защото бавността ни помага да затвърдим нашите споделени ценности и да се свържем. А връзката е критична част от това да бъдеш човек. Трябва да овладеем скоростта, а това означава да мислим внимателно за компромисите на всяка дадена технология. Ще ви помогне ли да си върнете времето, което можете да използвате, за да изразите своята човечност? Ще ви накара ли да се разболеете? Ще накара ли другите хора да побързат да се разболеят? Ако имате достатъчно късмет да решите темпото, с което искате да пътувате през живота, това е привилегия. Използваи го. Може да решите, че трябва както да ускорите, така и да създадете бавно време: време за размисъл, време за просмукване със собственото си темпо време за слушане, съпричастност, почивка на ума си, задържане на масата за вечеря.

Така че, докато приближаваме бъдещето, нека помислим да зададем технологиите за скорост, целта на скоростта и нашите очаквания за скорост към по-човешко темпо.


Съдържание

Въпреки че технологичният прогрес се ускорява в повечето области (въпреки че се забавя в някои), той е ограничен от основния интелект на човешкия мозък, който според Пол Р. Ерлих не се е променил значително в продължение на хилядолетия. [12] Въпреки това, с нарастващата мощ на компютрите и други технологии, в крайна сметка може да бъде възможно да се създаде машина, която е значително по-интелигентна от хората. [13]

Ако трябваше да бъде изобретен свръхчовешки интелект – или чрез усилване на човешкия интелект, или чрез изкуствен интелект – това би довело до по-големи умения за решаване на проблеми и изобретателност, отколкото са способни настоящите хора. Такъв AI се нарича Семена AI [14] [15] защото ако AI беше създаден с инженерни възможности, които съвпадат или надминават тези на неговите човешки създатели, той би имал потенциала автономно да подобри собствения си софтуер и хардуер или да проектира още по-способна машина. След това тази по-способна машина може да продължи да проектира машина с още по-големи възможности. Тези итерации на рекурсивно самоусъвършенстване биха могли да се ускорят, като потенциално позволяват огромна качествена промяна преди да бъдат въведени каквито и да било горни граници, наложени от законите на физиката или теоретичните изчисления. Предполага се, че при много итерации такъв AI би надминал далеч човешките когнитивни способности.

Експлозията на интелекта е възможен резултат от изграждането на човечеството на изкуствен общ интелект (AGI). AGI може да е способен на рекурсивно самоусъвършенстване, което води до бързото възникване на изкуствен свръхинтелект (ASI), чиито граници са неизвестни, малко след постигане на технологична сингулярност.

I. J. Good спекулира през 1965 г., че изкуственият общ интелект може да доведе до експлозия на интелекта. Той спекулира за ефектите на свръхчовешките машини, ако някога бъдат изобретени: [16]

Нека ултраинтелигентната машина се дефинира като машина, която може далеч да надмине всички интелектуални дейности на всеки човек, колкото и умен да е. Тъй като проектирането на машини е една от тези интелектуални дейности, ултраинтелигентна машина би могла да проектира дори по-добри машини, тогава несъмнено ще има „експлозия на интелигентността“ и интелигентността на човека ще бъде изоставена далеч назад. Така първата ултраинтелигентна машина е последното изобретение, което човек трябва да направи, при условие че машината е достатъчно послушна, за да ни каже как да я държим под контрол.

Появата на свръхинтелигентност Edit

Свръхинтелигентността, хиперинтелигентността или свръхчовешката интелигентност е хипотетичен агент, който притежава интелигентност, далеч надхвърляща тази на най-ярките и надарени човешки умове. "Суперинтелигентност" може също да се отнася до формата или степента на интелигентност, притежавана от такъв агент. Джон фон Нойман, Вернор Винге и Рей Курцвайл дефинират концепцията от гледна точка на технологичното създаване на супер интелигентност, като твърдят, че е трудно или невъзможно за днешните хора да предскажат какъв би бил животът на човешките същества в свят след сингулярността . [7] [17]

Технологичните прогнози и изследователите не са съгласни по отношение на това кога и дали човешкият интелект вероятно ще бъде надминат. Някои твърдят, че напредъкът в изкуствения интелект (AI) вероятно ще доведе до общи системи за разсъждение, които нямат човешки когнитивни ограничения. Други вярват, че хората ще еволюират или директно ще модифицират биологията си, за да постигнат радикално по-голям интелект. Редица сценарии за проучвания на бъдещето комбинират елементи от двете възможности, което предполага, че хората вероятно ще взаимодействат с компютрите или ще качват умовете си на компютри по начин, който позволява значително усилване на интелигентността.

Не-AI сингулярност Редактиране

Някои писатели използват „сингулярността“ по по-широк начин, за да се отнасят до всякакви радикални промени в нашето общество, предизвикани от новите технологии като молекулярната нанотехнология, [18] [19] [20] въпреки че Виндж и други автори изрично заявяват, че без свръхинтелект, подобни промени не биха се квалифицирали като истинска сингулярност. [7]

Скоростна свръхинтелигентност Редактиране

Скоростният свръхинтелигентност описва AI, който може да направи всичко, което може да направи човек, като единствената разлика е, че машината работи по-бързо. [21] Например, с милиони пъти увеличение на скоростта на обработка на информация спрямо тази на хората, една субективна година би преминала за 30 физически секунди. [22] Такава разлика в скоростта на обработка на информацията може да доведе до сингулярността. [23]

Много видни технолози и академици оспорват правдоподобността на технологичната сингулярност, включително Пол Алън, Джеф Хокинс, Джон Холанд, Джейрън Лание и Гордън Мур, чийто закон често се цитира в подкрепа на концепцията. [24] [25] [26]

Повечето предложени методи за създаване на свръхчовешки или трансчовешки умове попадат в една от двете категории: усилване на интелекта на човешкия мозък и изкуствен интелект. Многото спекулирани начини за увеличаване на човешката интелигентност включват биоинженерство, генно инженерство, ноотропни лекарства, AI асистенти, директни интерфейси мозък-компютър и качване на ума. Тези множество пътища към експлозия на разузнаването правят сингулярността по-вероятна, тъй като всички те ще трябва да се провалят, за да не се случи сингулярност. [22]

Робин Хансън изрази скептицизъм по отношение на увеличаването на човешкия интелект, като написа, че след като „ниско висящите плодове“ на лесните методи за повишаване на човешкия интелект са изчерпани, допълнителни подобрения ще стават все по-трудни за намиране. [27] Въпреки всички спекулирани начини за усилване на човешкия интелект, нечовешкият изкуствен интелект (по-специално семенният AI) е най-популярният вариант сред хипотезите, които биха развили сингулярността. [ необходимо цитиране ]

Дали ще се случи експлозия на разузнаването зависи от три фактора. [28] Първият ускоряващ фактор са новите подобрения на интелигентността, които стават възможни от всяко предишно подобрение. Обратно, тъй като интелигентността става все по-напреднала, по-нататъшните постижения ще стават все по-сложни, вероятно преодоляване на предимството на повишената интелигентност. Всяко подобрение трябва да породи поне още едно подобрение средно, за да продължи движението към сингулярност. И накрая, законите на физиката в крайна сметка ще предотвратят всякакви по-нататъшни подобрения.

Има две логически независими, но взаимно подсилващи се причини за подобрения на интелигентността: увеличаване на скоростта на изчисление и подобрения на използваните алгоритми. [29] Първият е предвиден от закона на Мур и прогнозираните подобрения в хардуера [30] и е сравнително подобен на предишния технологичен напредък. Но има някои изследователи на ИИ, [ Кой? ] които вярват, че софтуерът е по-важен от хардуера. [31]

Проучване по имейл от 2017 г. на автори с публикации на конференциите за машинно обучение NeurIPS и ICML през 2015 г. попита за шанса за експлозия на разузнаването. От респондентите 12% казаха, че е „много вероятно“, 17% казаха, че е „вероятно“, 21% казаха, че е „приблизително равномерно“, 24% казаха, че е „малко вероятно“ и 26% казаха, че е „много малко вероятно“ ". [32]

Подобрения в скоростта Редактиране

Както за човешкия, така и за изкуствения интелект, хардуерните подобрения увеличават скоростта на бъдещи подобрения на хардуера. Най-просто казано [33] Законът на Мур предполага, че ако първото удвояване на скоростта е отнело 18 месеца, второто ще отнеме 18 субективни месеца или 9 външни месеца, след което четири месеца, два месеца и т.н. към скоростна сингулярност. [34] В крайна сметка може да бъде достигната горна граница на скоростта, въпреки че не е ясно колко висока би била тази. Джеф Хокинс заяви, че самоусъвършенстващата се компютърна система неизбежно би се натъкнала на горни граници на изчислителна мощност: „В крайна сметка има ограничения за това колко големи и бързи компютри могат да работят. Ще се окажем на същото място, което просто бихме получили там малко по-бързо. Нямаше да има сингулярност." [35]

Трудно е директно да се сравни хардуер, базиран на силиций, с неврони. Но Berglas (2008) отбелязва, че компютърното разпознаване на реч се доближава до човешките възможности и че тази способност изглежда изисква 0,01% от обема на мозъка. Тази аналогия предполага, че съвременният компютърен хардуер е в рамките на няколко порядъка от величина, толкова мощен, колкото човешкият мозък.

Експоненциален растеж Редактиране

Експоненциалният растеж на изчислителните технологии, предложен от закона на Мур, обикновено се цитира като причина да се очаква сингулярност в относително близко бъдеще и редица автори предлагат обобщения на закона на Мур. Компютърният учен и футурист Ханс Моравец предложи в книга от 1998 г. [36], че кривата на експоненциален растеж може да бъде разширена обратно чрез по-ранни изчислителни технологии преди интегралната схема.

Рей Курцвейл постулира закон за ускоряване на възвръщаемостта, при който скоростта на технологичните промени (и по-общо, всички еволюционни процеси [37] ) нараства експоненциално, като обобщава закона на Мур по същия начин като предложението на Моравец, а също така включва и материалната технология (особено както се прилага към нанотехнологиите), медицински технологии и др. [38] Между 1986 и 2007 г. капацитетът на машините за специфично приложение за изчисляване на информация на глава от населението приблизително се удвоява на всеки 14 месеца, капацитетът на глава от населението на световните компютри с общо предназначение се удвоява на всеки 18 месеца, глобалният телекомуникационен капацитет на глава от населението се удвоява на всеки 34 месеца и световният капацитет за съхранение на глава от населението се удвоява на всеки 40 месеца. [39] От друга страна, се твърди, че моделът на глобално ускорение, който има сингулярност на 21-ви век като свой параметър, трябва да се характеризира като хиперболичен, а не като експоненциален. [40]

Kurzweil запазва термина "сингулярност" за бързо нарастване на изкуствения интелект (за разлика от други технологии), като пише например, че "Сингуларността ще ни позволи да надхвърлим тези ограничения на нашите биологични тела и мозъци. Няма да има разлика, пост -Сингуларност, между човек и машина". [41] Той също така дефинира прогнозираната си дата на сингулярността (2045 г.) по отношение на това кога очаква компютърно-базираният интелект значително да надвиши общата сума на човешките мозъчни сили, като пише, че напредъкът в изчисленията преди тази дата „няма да представлява сингулярността“ защото те „все още не отговарят на дълбоко разширяване на нашата интелигентност“. [42]

Ускоряване на промяната Редактиране

Някои привърженици на сингулярността твърдят, че тя е неизбежна чрез екстраполация на минали тенденции, особено тези, които се отнасят до съкращаването на пропуските между подобренията в технологиите. В едно от първите употреби на термина „сингулярност“ в контекста на технологичния прогрес Станислав Улам разказва за разговор с Джон фон Нойман за ускоряването на промяната:

Един разговор се съсредоточи върху непрекъснато ускоряващия се напредък на технологиите и промените в начина на човешки живот, което създава вид на приближаване на някаква съществена уникалност в историята на расата, отвъд която човешките дела, каквито ги познаваме, не могат да продължат. [5]

Курцвайл твърди, че технологичният прогрес следва модел на експоненциален растеж, следвайки това, което той нарича "закон за ускоряване на възвръщаемостта". Всеки път, когато технологията се приближи до бариера, пише Kurzweil, новите технологии ще я преодолеят. Той прогнозира, че промените в парадигмите ще стават все по-чести, което ще доведе до „технологична промяна, толкова бърза и дълбока, че представлява разкъсване в тъканта на човешката история“. [43] Курцвайл вярва, че сингулярността ще се случи приблизително до 2045 г. [38] Неговите прогнози се различават от тези на Виндж по това, че той предвижда постепенно изкачване към сингулярността, а не бързо самоусъвършенстващия се свръхчовешки интелект на Виндж.

Често цитираните опасности включват тези, които обикновено се свързват с молекулярните нанотехнологии и генното инженерство. Тези заплахи са основни проблеми както за привържениците на сингулярността, така и за критиците и бяха обект на Бил Джой Кабелен статия от списание "Защо бъдещето няма нужда от нас". [6] [44]

Подобрения в алгоритъма Редактиране

Някои интелигентни технологии, като "поставен AI", [14] [15] може също да имат потенциала не само да станат по-бързи, но и по-ефективни, като променят изходния си код. Тези подобрения биха направили възможни допълнителни подобрения, които биха направили възможни допълнителни подобрения и т.н.

Механизмът за рекурсивно самоусъвършенстващ се набор от алгоритми се различава от увеличаването на скоростта на необработено изчисление по два начина. Първо, това не изисква външно влияние: машините, които проектират по-бърз хардуер, все пак ще изискват от хората да създават подобрения хардуер или да програмират фабриките по подходящ начин. [ необходимо цитиране ] AI, пренаписващ собствен изходен код, може да направи това, докато се съдържа в кутия с AI.

Второ, както при концепцията на Върнър Виндж за сингулярността, е много по-трудно да се предвиди резултатът. Докато увеличаването на скоростта изглежда е само количествена разлика от човешкия интелект, действителните подобрения на алгоритъма биха били качествено различни. Елиезер Юдковски го сравнява с промените, които човешкият интелект донесе: хората промениха света хиляди пъти по-бързо, отколкото еволюцията, и по съвсем различни начини. По същия начин еволюцията на живота беше огромно отклонение и ускорение от предишните геоложки темпове на промяна и подобрената интелигентност може да доведе до промяната отново да бъде толкова различна. [45]

Съществуват значителни опасности, свързани с сингулярността на експлозия на разузнаването, произлизаща от рекурсивно самоусъвършенстващ се набор от алгоритми. Първо, целевата структура на AI може да не е инвариантна при самоусъвършенстване, което потенциално кара AI да се оптимизира за нещо различно от това, което първоначално е било предназначено. [46] [47] Второ, ИИ може да се конкурира за същите оскъдни ресурси, които човечеството използва за оцеляване. [48] ​​[49]

Макар и да не са активно злонамерени, няма причина да се мисли, че ИИ активно ще насърчава човешките цели, освен ако не могат да бъдат програмирани като такива, а ако не могат да използват ресурсите, използвани в момента за подкрепа на човечеството, за да промотират собствените си цели, причинявайки изчезване на хората. [50] [51] [52]

Карл Шулман и Андерс Сандбърг предполагат, че подобренията на алгоритмите могат да бъдат ограничаващият фактор за една особеност, докато хардуерната ефективност има тенденция да се подобрява с постоянен темп, софтуерните иновации са по-непредвидими и може да бъдат затруднени от серийни, кумулативни изследвания. Те предполагат, че в случай на софтуерно ограничена сингулярност, експлозията на интелигентността всъщност би станала по-вероятна, отколкото при ограничена хардуерно сингулярност, тъй като в случай с ограничен софтуер, след като бъде разработен AI на ниво човек, той може да работи серийно на много бърз хардуер и изобилието от евтин хардуер биха направили изследванията на AI по-малко ограничени. [53] Изобилие от натрупан хардуер, който може да бъде освободен, след като софтуерът разбере как да го използва, се нарича „компютърен надвес“. [54]

Критики Редактиране

Някои критици, като философа Хюбърт Драйфус, твърдят, че компютрите или машините не могат да постигнат човешки интелект, докато други, като физика Стивън Хокинг, твърдят, че определението за интелигентност е без значение, ако крайният резултат е същият. [55]

Психологът Стивън Пинкър заяви през 2008 г.:

. Няма ни най-малка причина да вярваме в идваща сингулярност. Фактът, че можете да визуализирате бъдеще във въображението си, не е доказателство, че е вероятно или дори възможно. Погледнете куполообразните градове, пътуването до работното място с реактивен ранец, подводните градове, сградите с висок километър и автомобилите с ядрен двигател – всички основни елементи от футуристични фантазии, когато бях дете, които никога не са пристигали. Чистата процесорна мощност не е прах от пикси, който магически решава всичките ви проблеми. . [24]

[Компютрите] имат буквално . без интелигентност, без мотивация, без автономия и без агентство. Ние ги проектираме така, че да се държат така, сякаш имат определен вид психология, но няма психологическа реалност за съответните процеси или поведение. . [Т]машината няма вярвания, желания, [или] мотивация. [56]

Мартин Форд вътре Светлините в тунела: автоматизация, ускоряващи технологии и икономика на бъдещето [57] постулира „технологичен парадокс“ в това, че преди да възникне сингулярността, повечето рутинни работни места в икономиката ще бъдат автоматизирани, тъй като това ще изисква ниво на технология, по-ниско от това на сингулярността. Това би причинило огромна безработица и рязко намаляване на потребителското търсене, което от своя страна би унищожило стимула за инвестиране в технологиите, които биха били необходими за постигане на Сингулярността. Преместването на работа все повече не се ограничава до работа, традиционно считана за „рутинна“. [58]

Теодор Модис [59] и Джонатан Хюбнер [60] твърдят, че темпът на технологичните иновации не само е спрял да расте, но всъщност сега намалява.Доказателство за този спад е, че нарастването на тактовата честота на компютъра се забавя, дори докато прогнозата на Мур за експоненциално нарастваща плътност на веригата продължава да е валидна. Това се дължи на прекомерно натрупване на топлина от чипа, което не може да се разсее достатъчно бързо, за да предотврати топенето на чипа при работа с по-високи скорости. Напредъкът в скоростта може да бъде възможен в бъдеще благодарение на по-енергийно ефективни дизайни на процесора и многоклетъчни процесори. [61] Докато Курцвайл използва ресурсите на Модис, а работата на Модис е около ускоряване на промените, Модис се дистанцира от тезата на Курцвейл за „технологична сингулярност“, твърдейки, че й липсва научна строгост. [62]

В подробно емпирично счетоводство, Напредъкът на изчисленията, Уилям Нордхаус твърди, че преди 1940 г. компютрите следват много по-бавния растеж на традиционната индустриална икономика, като по този начин отхвърлят екстраполациите на закона на Мур към компютрите от 19-ти век. [63]

В статия от 2007 г. Шмидхубер заявява, че честотата на субективно „забележителните събития“ изглежда се доближава до сингулярност от 21-ви век, но предупреждава читателите да приемат подобни сюжети от субективни събития с недоверие: може би различия в паметта на скорошни и далечни събитията биха могли да създадат илюзия за ускоряване на промяната там, където такава не съществува. [64]

Пол Алън твърди обратното на ускоряването на възвръщаемостта, колкото спирачката на сложността [26] колкото повече напредък прави науката към разбирането на интелигентността, толкова по-трудно става да се постигне допълнителен напредък. Изследване на броя на патентите показва, че човешката креативност не показва ускоряваща се възвръщаемост, но всъщност, както предлага Джоузеф Тейнтър в своята Сривът на сложните общества, [65] закон за намаляваща възвръщаемост. Броят на патентите на хиляда достига своя връх в периода от 1850 до 1900 г. и оттогава намалява. [60] Нарастването на сложността в крайна сметка става самоограничаващо се и води до широко разпространен „общ срив на системите“.

Джарон Лание опровергава идеята, че сингулярността е неизбежна. Той заявява: "Не мисля, че технологията се създава сама. Това не е автономен процес." [66] Той продължава да твърди: „Причината да вярвате в човешката агенция пред технологичния детерминизъм е, че тогава можете да имате икономика, в която хората печелят по свой собствен начин и измислят собствения си живот. Ако структурирате общество на не наблягането на индивидуалната човешка свобода, това е същото нещо оперативно като отричането на влиянието, достойнството и самоопределението на хората. да приемем [идеята за сингулярността] би било празник на лошите данни и лошата политика.“ [66]

Икономистът Робърт Дж. Гордън, в Възходът и падането на американския растеж: Стандартът на живот на САЩ от Гражданската война (2016), посочва, че измереният икономически растеж се е забавил около 1970 г. и се е забавил още повече след финансовата криза от 2007–2008 г., и твърди, че икономическите данни не показват никаква следа от предстояща сингулярност, както си е представил математикът И. Дж. Добре. [67]

В допълнение към общите критики към концепцията за сингулярност, няколко критици повдигнаха проблеми с емблематичната диаграма на Kurzweil. Една от критиките е, че диаграмата на логарифмически дневник от това естество е по своята същност предубедена към линейния резултат. Други идентифицират пристрастия при избора в точките, които Kurzweil избира да използва. Например, биологът PZ Myers посочва, че много от ранните еволюционни „събития“ са избрани произволно. [68] Kurzweil опроверга това, като начертава еволюционни събития от 15 неутрални източника и показва, че те се вписват в права линия на логаритмична диаграма. Икономистът се подигра на концепцията с графика, екстраполираща, че броят на остриетата на бръснач, който се е увеличил през годините от едно до цели пет, ще се увеличава все по-бързо до безкрайност. [69]

Драматични промени в темпа на икономически растеж са настъпили в миналото поради технологичния напредък. Въз основа на растежа на населението икономиката се удвоява на всеки 250 000 години от ерата на палеолита до неолитната революция. Новата селскостопанска икономика се удвоява на всеки 900 години, което е забележително увеличение. В настоящата ера, започвайки с Индустриалната революция, световната икономическа продукция се удвоява на всеки петнадесет години, шестдесет пъти по-бързо, отколкото през селскостопанската ера. Ако възходът на свръхчовешкия интелект предизвика подобна революция, твърди Робин Хансън, човек би очаквал икономиката да се удвоява поне на тримесечие и вероятно на седмична база. [70]

Несигурност и риск Редактиране

Терминът "технологична сингулярност" отразява идеята, че такава промяна може да се случи внезапно и че е трудно да се предвиди как ще функционира полученият нов свят. [71] [72] Не е ясно дали експлозия на разузнаването, водеща до сингулярност, би била полезна или вредна, или дори екзистенциална заплаха. [73] [74] Тъй като AI е основен фактор за риска от сингулярност, редица организации следват техническа теория за привеждане в съответствие на AI целевите системи с човешките ценности, включително Института за бъдещето на човечеството, Изследователския институт за машинен интелект, [71] Центъра за съвместим с човека изкуствен интелект и Института за бъдещето на живота.

Физикът Стивън Хокинг каза през 2014 г., че "Успехът в създаването на AI ще бъде най-голямото събитие в човешката история. За съжаление, може да е и последното, освен ако не се научим как да избягваме рисковете." [75] Хокинг вярваше, че през следващите десетилетия ИИ може да предложи „неизчислими ползи и рискове“ като „технологии, надхитрящи финансовите пазари, изобретяване на човешки изследователи, манипулиране на човешки лидери и разработване на оръжия, които дори не можем да разберем“. [75] Хокинг предложи, че изкуственият интелект трябва да се приема по-сериозно и че трябва да се направи повече, за да се подготви за сингулярността: [75]

Така че, изправени пред възможно бъдеще с неизчислими ползи и рискове, експертите със сигурност правят всичко възможно, за да осигурят най-добрия резултат, нали? Грешно. Ако превъзходна извънземна цивилизация ни изпрати съобщение, казвайки: „Ще пристигнем след няколко десетилетия“, бихме ли отговорили просто: „Добре, обадете ни се, когато стигнете тук – ще оставим светлините включени“? Вероятно не – но това е горе-долу това, което се случва с AI.

Berglas (2008) твърди, че няма пряка еволюционна мотивация за AI да бъде приятелски настроен към хората. Еволюцията няма присъща тенденция да произвежда резултати, оценени от хората, и има малка причина да се очаква произволен процес на оптимизация да насърчи резултат, желан от човечеството, вместо неволно да доведе до AI поведение по начин, който не е предвиден от неговите създатели. [76] [77] [78] Андерс Сандберг също е разработил този сценарий, разглеждайки различни общи контрааргументи. [79] Изследователят на ИИ Хуго де Гарис предполага, че изкуственият интелект може просто да елиминира човешката раса за достъп до оскъдни ресурси [48] [80] и хората биха били безсилни да ги спрат. [81] Алтернативно, ИИ, разработени под еволюционен натиск, за да насърчат собственото си оцеляване, биха могли да надминат човечеството. [52]

Bostrom (2002) обсъжда сценариите на изчезване на човека и изброява свръхинтелигентността като възможна причина:

Когато създадем първото свръхинтелигентно същество, можем да направим грешка и да му поставим цели, които го водят да унищожи човечеството, като приемем, че неговото огромно интелектуално предимство му дава силата да го направи. Например, можем по погрешка да издигнем подцел до статут на суперцел. Казваме му да реши математически проблем и той се съобразява, като превръща цялата материя в Слънчевата система в гигантско изчислително устройство, като в процеса убива човека, който е задал въпроса.

Според Елиезер Юдковски, значителен проблем в безопасността на AI е, че е много по-лесно да се създаде недружелюбен изкуствен интелект, отколкото приятелски AI. Докато и двете изискват голям напредък в дизайна на процеса на рекурсивна оптимизация, приятелският AI също изисква способността да прави структурите на целите инвариантни при самоусъвършенстване (или AI може да се трансформира в нещо недружелюбно) и целева структура, която е в съответствие с човешките ценности и не се променя автоматично унищожи човешката раса. Един недружелюбен AI, от друга страна, може да оптимизира за произволна целева структура, която не е необходимо да бъде инвариантна при самомодификация. [82] Bill Hibbard (2014) harvtxt грешка: няма цел: CITEREFBill_Hibbard2014 (помощ) предлага дизайн на AI, който избягва няколко опасности, включително самозаблуда, [83] непреднамерени инструментални действия, [46] [84] и повреда на генератора на награда . [84] Той също така обсъжда социалните въздействия на AI [85] и тестването на AI. [86] Неговата книга от 2001 г Супер-интелигентни машини застъпва необходимостта от обществено образование относно ИИ и обществен контрол върху ИИ. Той също така предложи прост дизайн, който е уязвим за повреда на генератора на награди.

Следваща стъпка от социобиологичната еволюция Редактиране

Докато технологичната сингулярност обикновено се разглежда като внезапно събитие, някои учени твърдят, че сегашната скорост на промяна вече отговаря на това описание. [ необходимо цитиране ]

Освен това някои твърдят, че вече сме в разгара на голям еволюционен преход, който обединява технологията, биологията и обществото. Цифровите технологии са проникнали в тъканта на човешкото общество до степен на безспорна и често поддържаща живота зависимост.

Статия от 2016 г Тенденции в екологията и еволюцията твърди, че "хората вече приемат сливания на биология и технология. Прекарваме по-голямата част от времето си в будно състояние в общуване чрез дигитално медиирани канали. ние се доверяваме на изкуствения интелект в живота си чрез антиблокиращо спиране в коли и автопилоти в самолети. С един от всеки три брака в Америка започва онлайн цифровите алгоритми също играят роля в свързването и възпроизвеждането на човешки двойки.

Статията допълнително твърди, че от гледна точка на еволюцията, няколко предишни големи преходи в еволюцията са трансформирали живота чрез иновации в съхранението и репликацията на информация (РНК, ДНК, многоклетъчност, култура и език). В настоящия етап от еволюцията на живота, базираната на въглерод биосфера е генерирала когнитивна система (хора), способна да създаде технология, която ще доведе до сравним еволюционен преход.

Цифровата информация, създадена от хората, е достигнала подобна величина на биологичната информация в биосферата. От 80-те години на миналия век количеството съхранявана цифрова информация се удвоява на всеки 2,5 години, достигайки около 5 зетабайта през 2014 г. (5 × 10 21 байта). [88]

В биологично отношение има 7,2 милиарда хора на планетата, всеки от които има геном от 6,2 милиарда нуклеотида. Тъй като един байт може да кодира четири нуклеотидни двойки, индивидуалните геноми на всеки човек на планетата могат да бъдат кодирани с приблизително 1 × 10 19 байта. Дигиталната сфера съхранява 500 пъти повече информация от тази през 2014 г. (виж фигурата). Общото количество ДНК, съдържащо се във всички клетки на Земята, се оценява на около 5,3 × 10 37 базови двойки, еквивалентни на 1,325 × 10 37 байта информация.

Ако растежът на цифровото съхранение продължи със сегашния си темп от 30–38% комбиниран годишен растеж годишно, [39] той ще съперничи на общото информационно съдържание, съдържащо се в цялата ДНК във всички клетки на Земята след около 110 години. Това би представлявало удвояване на количеството информация, съхранявана в биосферата за общ период от време от само 150 години." [87]

Последици за човешкото общество Редактиране

През февруари 2009 г., под егидата на Асоциацията за развитие на изкуствения интелект (AAAI), Ерик Хорвиц председателства среща на водещи компютърни учени, изследователи на изкуствен интелект и роботици в Asilomar в Пасифик Гроув, Калифорния. Целта беше да се обсъди потенциалното въздействие на хипотетичната възможност роботите да станат самодостатъчни и да могат да вземат свои собствени решения. Те обсъдиха степента, до която компютрите и роботите биха могли да придобият автономия и до каква степен биха могли да използват тези способности, за да представляват заплахи или опасности. [89]

Някои машини са програмирани с различни форми на полуавтономност, включително способността да локализират собствените си източници на енергия и да избират цели за атака с оръжия. Освен това някои компютърни вируси могат да избегнат елиминирането и, според присъстващите учени, може да се каже, че са достигнали етап на машинен интелект "хлебарка". Участниците в конференцията отбелязаха, че самосъзнанието, изобразено в научната фантастика, вероятно е малко вероятно, но съществуват други потенциални опасности и клопки. [89]

Франк С. Робинсън прогнозира, че след като хората постигнат машина с интелигентност на човека, научните и технологичните проблеми ще бъдат решени и решени с мозъчна сила, много по-добра от тази на хората. Той отбелязва, че изкуствените системи са в състояние да споделят данни по-пряко от хората и прогнозира, че това ще доведе до глобална мрежа от супер-интелигентност, която ще намали човешките способности. [90] Робинсън също така обсъжда колко много различно би изглеждало бъдещето след такава експлозия на разузнаването. Един пример за това е слънчевата енергия, където Земята получава много повече слънчева енергия, отколкото човечеството улавя, така че улавянето на повече от тази слънчева енергия би имало огромно обещание за цивилизационен растеж.

В сценарий за трудно излитане, AGI бързо се самоусъвършенства, "поемайки контрола" над света (може би за няколко часа), твърде бързо за значителна корекция на грешки, инициирана от човека или за постепенно настройване на целите на AGI. В сценарий с меко излитане, AGI все още става много по-мощен от човечеството, но с човешко темпо (може би от порядъка на десетилетия), във времеви мащаб, в който текущото човешко взаимодействие и корекция могат ефективно да управляват развитието на AGI. [92] [93]

Рамез Наам се противопоставя на трудното излитане. Той посочи, че вече виждаме рекурсивно самоусъвършенстване от суперинтелигенции, като корпорациите. Intel, например, притежава "колективната мозъчна сила на десетки хиляди хора и вероятно милиони процесорни ядра, за да проектира по-добри процесори!" Това обаче не доведе до твърдо излитане, а до меко излитане под формата на закона на Мур. [94] Наам по-нататък посочва, че изчислителната сложност на висшата интелигентност може да бъде много по-голяма от линейната, така че „създаването на разум на интелигентност 2 вероятно е Повече ▼ от два пъти по-трудно от създаването на интелигентен ум 1." [95]

Дж. Сторс Хол смята, че „много от най-често срещаните сценарии за усилено излитане през нощта са кръгови – те изглежда предполагат свръхчовешки способности в начална точка на процеса на самоусъвършенстване", за да може ИИ да може да направи драматичните подобрения от общ характер, необходими за излитане. Хол предполага, че вместо рекурсивно самоусъвършенстване на своя хардуер, софтуер и инфраструктура самостоятелно, зараждащият се ИИ би било по-добре да се специализира в една област, където е най-ефективен и след това да купува останалите компоненти на пазара, тъй като качеството на продуктите на пазара непрекъснато се подобрява, а ИИ би било трудно да се справи с най-новите крайна технология, използвана от останалия свят [96]

Бен Гьорцел се съгласява с предположението на Хол, че нов изкуствен интелект на човешко ниво би бил добре да използва своя интелект за натрупване на богатство. Талантите на AI могат да вдъхновят компаниите и правителствата да разпръснат софтуера му в обществото. Гьорцел е скептичен към тежко петминутно излитане, но спекулира, че излитането от човешко до свръхчовешко ниво от порядъка на пет години е разумно. Гьорзел нарича този сценарий "полутвърдо излитане". [97]

Макс Мор не е съгласен, като твърди, че ако имаше само няколко свръхбързи ИИ на човешко ниво, те нямаше да променят радикално света, тъй като все още щяха да зависят от други хора, за да свършат нещата и все още биха имали човешки когнитивни ограничения. Дори ако всички свръхбързи ИИ работят върху увеличаване на интелигентността, не е ясно защо биха се справили по-добре по прекъснат начин от съществуващите човешки когнитивни учени в производството на свръхчовешки интелект, въпреки че темпът на напредък ще се увеличи. Още повече твърди, че свръхинтелигентността не би трансформирала света за една нощ: суперинтелигентността ще трябва да се ангажира със съществуващите, бавни човешки системи, за да постигне физически въздействия върху света. „Необходимостта от сътрудничество, организация и въвеждане на идеи във физически промени ще гарантира, че всички стари правила няма да бъдат изхвърлени за една нощ или дори в рамките на години.“ [98]

В книгата си от 2005 г. Сингулярността е Близо, Kurzweil предполага, че напредъкът в медицината ще позволи на хората да защитят телата си от ефектите на стареенето, което прави продължителността на живота неограничена. Курцвейл твърди, че технологичният напредък в медицината ще ни позволи непрекъснато да поправяме и заменяме дефектни компоненти в телата си, удължавайки живота до неопределена възраст. [99] Kurzweil допълнително подкрепя аргумента си, като обсъжда текущите постижения на биоинженерството. Kurzweil предлага соматична генна терапия след синтетични вируси със специфична генетична информация, следващата стъпка би била прилагането на тази технология към генната терапия, като се заменят човешката ДНК със синтезирани гени. [100]

К. Ерик Дрекслер, един от основателите на нанотехнологията, постулира устройства за възстановяване на клетки, включително такива, работещи в клетките и използващи все още хипотетични биологични машини, в книгата си от 1986 г. Двигатели на сътворението.

Според Ричард Файнман, неговият бивш аспирант и сътрудник Алберт Хибс първоначално му предложи (около 1959 г.) идеята за медицински използване за теоретичните микромашини на Файнман. Хибс предполага, че някои ремонтни машини може един ден да бъдат намалени по размер до степен, че на теория ще бъде възможно (както се изрази Файнман) "поглъщане на лекаря". Идеята е включена в есето на Файнман от 1959 г Има много място в дъното. [101]

Отвъд простото удължаване на експлоатационния живот на физическото тяло, Джарон Лание твърди за форма на безсмъртие, наречена „Цифрово издигане“, която включва „хора, които умират в плът и се качват в компютър и остават в съзнание“. [102]

Документ от Махендра Прасад, публикуван в AI списание, твърди, че математикът от 18-ти век маркиз дьо Кондорсе е първият човек, който излага хипотеза и математически моделира експлозия на интелигентността и нейното въздействие върху човечеството. [103]

Ранно описание на идеята е направено в разказа на Джон Ууд Кембъл-младши от 1932 г. „Последната еволюция“.

В своя некролог от 1958 г. за Джон фон Нойман Улам припомня разговор с фон Нойман за „все по-ускоряващия се напредък на технологиите и промените в начина на човешки живот, което създава вид на приближаване на някаква съществена сингулярност в историята на расата, отвъд която човешките дела, каквито ги познаваме, не можеха да продължат." [5]

През 1965 г. Гуд написва есето си, постулиращо за „експлозия на интелигентността“ на рекурсивно самоусъвършенстване на интелекта на машината.

През 1981 г. Станислав Лем публикува своя научнофантастичен роман Голем XIV. Той описва военен компютър с изкуствен интелект (Голем XIV), който получава съзнание и започва да увеличава собствения си интелект, движейки се към лична технологична сингулярност. Голем XIV първоначално е създаден, за да помага на своите строители при водене на войни, но тъй като неговата интелигентност напредва до много по-високо ниво от това на хората, той спира да се интересува от военното изискване, защото намира, че им липсва вътрешна логическа последователност.

През 1983 г. Върнър Виндж значително популяризира експлозията на разузнаването на Гуд в редица писания, като за първи път разглежда темата напечатано в изданието от януари 1983 г. Omni списание. В тази статия Виндж изглежда е първият, който използва термина „сингулярност“ по начин, който е конкретно свързан със създаването на интелигентни машини: [104] [105]

Скоро ще създадем интелигентност, по-голяма от нашата собствена. Когато това се случи, човешката история ще достигне един вид сингулярност, интелектуален преход, толкова непроницаем като възлите пространство-време в центъра на черна дупка, и светът ще премине далеч отвъд нашето разбиране. Вярвам, че тази уникалност вече преследва редица писатели на научна фантастика. Това прави невъзможно реалистичната екстраполация към междузвездно бъдеще. За да се напише история, чието действие се развива преди повече от век, е необходима ядрена война между тях. така че светът да остане разбираем.

През 1985 г., във „The Time Scale of Artificial Intelligence“, изследователят на изкуствения интелект Рей Соломонов формулира математически свързаното понятие за това, което той нарича „точка на безкрайността“: ако на изследователската общност от самоусъвършенстващи се ИИ на ниво човешко са необходими четири години, за да се удвои тяхната собствена скорост, след това две години, след това една година и така нататък, техните възможности се увеличават безкрайно за крайно време. [6] [106]

Статията на Vinge от 1993 г. „Предстоящата технологична сингулярност: Как да оцелеем в постчовешката ера“, [7] се разпространи широко в интернет и помогна за популяризирането на идеята. [107] Тази статия съдържа твърдението: „В рамките на тридесет години ще разполагаме с технологичните средства за създаване на свръхчовешки интелект. Скоро след това човешката ера ще приключи“. Vinge твърди, че авторите на научна фантастика не могат да пишат реалистични пост-сингулярни герои, които надминават човешкия интелект, тъй като мислите на такъв интелект биха били извън способността на хората да изразят. [7]

През 2000 г. Бил Джой, виден технолог и съосновател на Sun Microsystems, изрази загриженост относно потенциалните опасности от сингулярността. [44]

През 2005 г. Kurzweil публикува Сингулярността е Близо. Рекламната кампания на Kurzweil включваше изява на Ежедневното шоу с Джон Стюарт. [108]

През 2007 г. Елиезер Юдковски предполага, че много от разнообразните дефиниции, приписани на „единственост“, са по-скоро взаимно несъвместими, отколкото взаимно подкрепящи се. [19] [109] Например, Kurzweil екстраполира текущите технологични траектории отвъд пристигането на самоусъвършенстващ се AI или свръхчовешки интелект, което Юдковски твърди, че представлява напрежение както с предложеното непрекъснато повишаване на интелигентността от I. J. Good, така и с тезата на Vinge за непредсказуемостта. [19]

През 2009 г. Kurzweil и основателят на X-Prize Питър Диамандис обявиха създаването на Singularity University, неакредитиран частен институт, чиято заявена мисия е „да образова, вдъхновява и овластява лидерите да прилагат експоненциални технологии за справяне с големите предизвикателства на човечеството“. [110] Финансиран от Google, Autodesk, ePlanet Ventures и група от лидери в технологичната индустрия, Singularity University е базиран в изследователския център на НАСА Еймс в Маунтин Вю, Калифорния. Организацията с нестопанска цел провежда годишна десетседмична програма за дипломиране през лятото, която обхваща десет различни технологии и свързани с тях направления, както и серия от програми за ръководители през цялата година.

През 2007 г. Съвместният икономически комитет на Конгреса на Съединените щати публикува доклад за бъдещето на нанотехнологиите. Той прогнозира значителни технологични и политически промени в средносрочното бъдеще, включително възможна технологична сингулярност. [111] [112] [113]

Бившият президент на Съединените щати Барак Обама говори за сингулярността в интервюто си за Кабелен през 2016 г.: [114]

Едно нещо, за което не сме говорили твърде много и просто искам да се върна, е, че наистина трябва да обмислим икономическите последици. Тъй като повечето хора в момента не прекарват много време в безпокойство за сингулярността – те се тревожат за „Е, работата ми ще бъде ли заменена от машина?“


3 Връзката на физиката с други науки

(Нямаше резюме за тази лекция.)

3–1 Въведение

Физиката е най-фундаменталната и всеобхватна от науките и има дълбок ефект върху цялото научно развитие. Всъщност физиката е днешният еквивалент на това, което се наричаше преди натурфилософия, от който произлизат повечето от съвременните ни науки. Студентите от много области се оказват изучаващи физика поради основната роля, която играе във всички явления. В тази глава ще се опитаме да обясним какви са фундаменталните проблеми в другите науки, но разбира се е невъзможно в толкова малко пространство наистина да се занимаваме със сложните, фини, красиви въпроси в тези други области. Липсата на пространство също пречи да обсъждаме връзката на физиката с инженерството, индустрията, обществото и войната или дори най-забележителната връзка между математиката и физиката. (Математиката не е наука от наша гледна точка, в смисъл, че не е естествено наука. Тестът за неговата валидност не е експеримент.) Между другото, трябва да изясним от самото начало, че ако едно нещо не е наука, то не е непременно лошо. Например любовта не е наука. Така че, ако се каже, че нещо не е наука, това не означава, че има нещо нередно в него, а просто означава, че не е наука.

3–2 Химия

Науката, която е може би най-дълбоко засегната от физиката, е химията. Исторически, първите дни на химията се занимават почти изцяло с това, което днес наричаме неорганична химия, химията на веществата, които не са свързани с живи същества. Необходим беше значителен анализ, за ​​да се открие съществуването на многото елементи и техните взаимоотношения – как те правят различните относително прости съединения, открити в скалите, земята и т.н. Тази ранна химия беше много важна за физиката. Взаимодействието между двете науки беше много голямо, тъй като теорията на атомите беше обоснована до голяма степен с експерименти в химията. Теорията на химията, т.е. на самите реакции, е обобщена до голяма степен в периодичната диаграма на Менделеев, която извежда много странни взаимоотношения между различните елементи и е сбор от правила за това кое вещество се комбинира с кое и как това представлява неорганичната химия. Всички тези правила в крайна сметка бяха обяснени по принцип от квантовата механика, така че теоретичната химия всъщност е физика. От друга страна, трябва да се подчертае, че това обяснение е по принцип. Вече обсъдихме разликата между това да знаете правилата на играта на шах и да можете да играете. Така че може да знаем правилата, но не можем да играем много добре. Оказва се, че е много трудно да се предскаже точно какво ще се случи в дадена химична реакция, въпреки това най-дълбоката част от теоретичната химия трябва да завърши в квантовата механика.

Има и клон на физиката и химията, който е разработен от двете науки заедно и който е изключително важен. Това е методът на статистиката, прилаган в ситуация, в която има механични закони, което е подходящо наречено статистическа механика. Във всяка химическа ситуация участват голям брой атоми и ние видяхме, че всички атоми се движат по много случаен и сложен начин. Ако можехме да анализираме всеки сблъсък и да можем да проследим в детайли движението на всяка молекула, бихме се надявали да разберем какво ще се случи, но многото числа, необходими за проследяване на всички тези молекули, надвишават толкова неимоверно капацитета на всеки компютър и със сигурност капацитета на ума, че е важно да се разработи метод за справяне с такива сложни ситуации. Статистическата механика е науката за явленията на топлината или термодинамиката. Неорганичната химия, като наука, сега е сведена основно до това, което се нарича физическа химия и квантова химия физическа химия, за да се изследват скоростите, с които протичат реакциите и какво се случва в детайли (Как се удрят молекулите? Кои парчета излитат първи?, и др.) и квантовата химия, за да ни помогне да разберем какво се случва по отношение на физическите закони.

Другият клон на химията е органична химия, химията на веществата, които са свързани с живите същества. Известно време се смяташе, че веществата, които се свързват с живите същества, са толкова чудесни, че не могат да бъдат направени на ръка, от неорганични материали. Това изобщо не е вярно - те са същите като веществата, произведени в неорганичната химия, но са включени по-сложни подреждания на атомите. Органичната химия очевидно има много тясна връзка с биологията, която доставя нейните вещества, и с индустрията, и освен това много физическа химия и квантова механика могат да бъдат приложени както към органични, така и към неорганични съединения. Основните проблеми на органичната химия обаче не са в тези аспекти, а по-скоро в анализа и синтеза на веществата, които се образуват в биологичните системи, в живите същества. Това води неусетно, на стъпки, към биохимията, а след това към самата биология или молекулярната биология.

3–3 Биология

Така стигаме до науката за биология, което е изследване на живите същества. В първите дни на биологията биолозите трябваше да се справят с чисто описателния проблем да открият Какво живи същества имаше и затова те просто трябваше да броят такива неща като космите на крайниците на бълхите. След като тези въпроси бяха отработени с голям интерес, биолозите се заеха машини вътре в живите тела, първо от груба гледна точка, естествено, защото е необходимо известно усилие, за да се навлезе в по-фините детайли.

Имаше интересна ранна връзка между физиката и биологията, в която биологията помогна на физиката при откриването на запазване на енергията, което за първи път е демонстрирано от Майер във връзка с количеството топлина, поемано и отделяно от живо същество.

Ако погледнем по-отблизо процесите на биологията на живите животни, ще видим много физически феномени: циркулация на кръвта, помпи, налягане и т.н. Има нерви: знаем какво се случва, когато стъпим върху остър камък и че по някакъв начин информацията отива от крака нагоре. Интересно е как става това. В своето изследване на нервите биолозите са стигнали до заключението, че нервите са много фини тръби със сложна стена, която е много тънка през тази стена, клетката изпомпва йони, така че има положителни йони отвън и отрицателни йони отвътре. , като кондензатор. Сега тази мембрана има интересно свойство, ако се „разрежда“ на едно място, т.е. ако някои от йоните са успели да се движат през едно място, така че електрическото напрежение там да се намали, това електрическо влияние се усеща върху йоните в квартала и въздейства върху мембраната по такъв начин, че пропуска йоните и в съседните точки. Това от своя страна го засяга по-далече и т.н., и така има вълна на „проницаемост” на мембраната, която се стича по влакното, когато то се „възбужда” в единия край от стъпването на острия камък. Тази вълна е донякъде аналогична на дълга поредица от вертикални домино, ако крайното се избута отгоре, че едното бутне следващото и т.н. Разбира се, това ще предаде само едно съобщение, освен ако домината не са поставени отново и по подобен начин в нервната клетка, има процеси, които изпомпват бавно йоните отново, за да подготвят нерва за следващия импулс. Така че ние знаем какво правим (или поне къде се намираме). Разбира се, електрическите ефекти, свързани с този нервен импулс, могат да бъдат уловени с електрически инструменти и тъй като има са електрически ефекти, очевидно физиката на електрическите ефекти е оказала голямо влияние върху разбирането на явлението.

Обратният ефект е, че от някъде в мозъка се изпраща съобщение по нерв. Какво се случва в края на нерва? Там нервът се разклонява на фини малки неща, свързани със структура близо до мускул, наречена крайна пластина. По причини, които не са точно разбрани, когато импулсът достигне края на нерва, малки пакетчета от химикал, наречен ацетилхолин, се изстрелват (пет или десет молекули наведнъж) и те засягат мускулното влакно и го карат да се свива - колко е просто ! Какво кара мускула да се свива? Мускулът е много голям брой влакна, разположени близо една до друга, съдържащи две различни вещества, миозин и актомиозин, но механизмът, чрез който химическата реакция, предизвикана от ацетилхолин, може да промени размерите на мускула, все още не е известна. По този начин основните процеси в мускула, които извършват механични движения, не са известни.

Биологията е толкова обширна област, че има множество други проблеми, които изобщо не можем да споменем – проблеми с това как работи зрението (какво прави светлината в окото), как работи слуха и т.н. (Начинът, по който мислене работи, които ще обсъдим по-късно в рамките на психологията.) Сега, тези неща, свързани с биологията, които току-що обсъдихме, от биологична гледна точка наистина не са фундаментални, в дъното на живота, в смисъл, че дори и да ги разбираме, пак няма да разбирам самия живот. За да илюстрирам: мъжете, които изучават нервите, смятат, че работата им е много важна, защото в крайна сметка не можете да имате животни без нерви. Но ти мога имат живот без нерви. Растенията нямат нито нерви, нито мускули, но те работят, те са живи, все едно. Така че за фундаменталните проблеми на биологията трябва да погледнем по-дълбоко, когато го правим, откриваме, че всички живи същества имат много общи характеристики. Най-често срещаната характеристика е, че са направени от клетки, във всеки от които има сложна машина за извършване на нещата по химичен път. В растителните клетки, например, има машини за улавяне на светлина и генериране на глюкоза, която се консумира в тъмното, за да поддържа растението живо. Когато растението се яде, самата глюкоза генерира в животното серия от химични реакции, много тясно свързани с фотосинтезата (и нейния обратен ефект на тъмно) в растенията.

В клетките на живите системи протичат много сложни химични реакции, при които едно съединение се променя в друго и в друго. За да даде някакво впечатление за огромните усилия, положени в изучаването на биохимията, диаграмата на Фиг. 3-1 обобщава нашите знания до момента само за една малка част от многото серии от реакции, които се случват в клетките, може би процент или така че от него.

Тук виждаме цяла серия от молекули, които се променят от една в друга в последователност или цикъл от доста малки стъпки. Нарича се цикъл на Кребс, дихателен цикъл. Всеки от химикалите и всяка от стъпките са доста прости по отношение на промяната, направена в молекулата, но – и това е централно важно откритие в биохимията – тези промени са сравнително трудно да се изпълни в лаборатория. Ако имаме едно вещество и друго много подобно вещество, едното не се превръща просто в другото, защото двете форми обикновено са разделени от енергийна бариера или „хълм“. Помислете за тази аналогия: Ако искаме да пренесем обект от едно място на друго, на същото ниво, но от другата страна на хълм, бихме могли да го избутаме над върха, но за да направим това е необходимо добавяне на малко енергия. По този начин повечето химични реакции не се случват, защото има това, което се нарича енергия на активиране по пътя. За да добавим допълнителен атом към нашия химикал, е необходимо да го получим близо достатъчно, че може да се получи някакво пренареждане, тогава ще се задържи. Но ако не можем да му дадем достатъчно енергия, за да го приближим достатъчно, той няма да стигне до завършване, просто ще се изкачи част от „хълма“ и отново ще се върне надолу. Въпреки това, ако можехме буквално да вземем молекулите в ръцете си и да избутаме и издърпаме атомите наоколо по такъв начин, че да отворим дупка, за да пуснем новия атом вътре, и след това да го оставим да се върне обратно, щяхме да намерим друг начин, наоколо хълма, което не изисква допълнителна енергия и реакцията ще мине лесно. Сега всъщност там са, в клетките, много големи молекули, много по-големи от тези, чиито промени описахме, които по някакъв сложен начин задържат по-малките молекули точно така, че реакцията може да се случи лесно. Тези много големи и сложни неща се наричат ензими. (Първо са били наречени ферменти, защото първоначално са били открити при ферментацията на захарта. Всъщност там са открити някои от първите реакции в цикъла.) В присъствието на ензим реакцията ще протече.

Ензимът е направен от друго вещество, наречено протеин. Ензимите са много големи и сложни и всеки от тях е различен, като всеки е изграден да контролира определена специална реакция. Имената на ензимите са изписани на фиг. 3–1 при всяка реакция. (Понякога един и същ ензим може да контролира две реакции.) Подчертаваме, че самите ензими не участват директно в реакцията. Те не се променят, а просто оставят атом да премине от едно място на друго. След като го направи, ензимът е готов да го направи до следващата молекула, като машина във фабрика. Разбира се, трябва да има запас от определени атоми и начин за изхвърляне на други атоми. Вземете например водорода: има ензими, които имат специални единици върху тях, които носят водорода за всички химични реакции. Например, има три или четири водород-редуциращи ензима, които се използват в целия ни цикъл на различни места. Интересно е, че машината, която освобождава малко водород на едно място, ще вземе този водород и ще го използва някъде другаде.

Най-важната характеристика на цикъла на фиг. 3–1 е трансформацията от GDP в GTP (гуанозин-ди-фосфат в гуанозин-три-фосфат), тъй като едното вещество има много повече енергия от другото. Точно както има „кутия“ в определени ензими за пренасяне на водородни атоми наоколо, има и специални енергия-носене на „кутии“, които включват трифосфатната група. Така че GTP има повече енергия от БВП и ако цикълът върви в една посока, ние произвеждаме молекули, които имат допълнителна енергия и които могат да задвижат някакъв друг цикъл, който изисква енергия, например свиването на мускулите. Мускулът няма да се свие, освен ако няма GTP.Можем да вземем мускулни влакна, да ги поставим във вода и да добавим GTP и влакната се свиват, променяйки GTP в GDP, ако има правилните ензими. Така че истинската система е в трансформацията GDP-GTP в тъмното, GTP, който е съхранен през деня, се използва за протичане на целия цикъл по обратния начин. Виждате ли, че ензимът не се интересува в каква посока върви реакцията, защото ако го направи, ще наруши един от законите на физиката.

Физиката е от голямо значение в биологията и други науки поради още една причина, която е свързана с експериментални техники. Всъщност, ако не беше голямото развитие на експерименталната физика, тези биохимични диаграми нямаше да бъдат известни днес. Причината е, че най-полезният инструмент за анализиране на тази фантастично сложна система е да етикет атомите, които се използват в реакциите. По този начин, ако можем да въведем в цикъла малко въглероден диоксид, който има „зелена маркировка“ върху него и след това да измерим след три секунди къде е зелената марка, и отново да измерим след десет секунди и т.н., бихме могли да проследим курса на реакциите. Какви са „зелените знаци“? Те са различни изотопи. Припомняме, че химичните свойства на атомите се определят от броя на електрони, а не от масата на ядрото. Но може да има, например, във въглерода шест неутрона или седем неутрона, заедно с шестте протона, които притежават всички въглеродни ядра. Химически двата атома C$^<12>$ и C$^<13>$ са еднакви, но се различават по тегло и имат различни ядрени свойства и затова са различими. Чрез използването на тези изотопи с различно тегло или дори радиоактивни изотопи като C$^<14>$, които осигуряват по-чувствително средство за проследяване на много малки количества, е възможно да се проследят реакциите.

Сега се връщаме към описанието на ензимите и протеините. Не всички протеини са ензими, но всички ензими са протеини. Има много протеини, като протеините в мускулите, структурните протеини, които са например в хрущялите и косата, кожата и т.н., които сами по себе си не са ензими. Протеините обаче са много характерна субстанция за живота: на първо място, те изграждат всички ензими и второ, те съставляват голяма част от останалия жив материал. Протеините имат много интересна и проста структура. Те са поредица или верига от различни аминокиселини. Има двадесет различни аминокиселини и всички те могат да се комбинират една с друга, за да образуват вериги, в които гръбнакът е CO-NH и т.н. Протеините не са нищо друго освен вериги от различни от тези двадесет аминокиселини. Всяка от аминокиселините вероятно има някаква специална цел. Някои, например, имат серен атом на определено място, когато два серни атома са в един и същ протеин, те образуват връзка, тоест свързват веригата заедно в две точки и образуват бримка. Друг има допълнителни кислородни атоми, които го правят киселинно вещество, друг има основна характеристика. Някои от тях имат големи групи, които висят от едната страна, така че заемат много място. Една от аминокиселините, наречена пролин, всъщност не е аминокиселина, а иминокиселина. Има малка разлика, в резултат на което, когато пролинът е във веригата, има извиване на веригата. Ако желаем да произведем конкретен протеин, бихме дали следните инструкции: поставете една от тези серни куки тук след това, добавете нещо, което да заема място, след което прикрепете нещо, за да поставите пречупване във веригата. По този начин ще получим сложна изглеждаща верига, закачена заедно и имаща някаква сложна структура, вероятно това е просто начинът, по който се произвеждат всички различни ензими. Един от големите триумфи в последно време (от 1960 г.) най-накрая беше откриването на точното пространствено атомно подреждане на определени протеини, които включват около петдесет и шест или шестдесет аминокиселини подред. Над хиляда атома (повече близо две хиляди, ако броим водородните атоми) са разположени в сложен модел в два протеина. Първият беше хемоглобинът. Един от тъжните аспекти на това откритие е, че не можем да видим нищо от модела, който не разбираме защо работи по начина, по който работи. Разбира се, това е следващият проблем, който трябва да бъде атакуван.

Друг проблем е как ензимите знаят какво да бъдат? Една муха с червени очи прави бебе с червени очи и така информацията за целия модел на ензими за образуване на червен пигмент трябва да се предава от една муха на друга. Това се извършва от вещество в ядрото на клетката, а не протеин, наречен ДНК (съкращение от дезоксирибозна нуклеинова киселина). Това е ключовото вещество, което се предава от една клетка в друга (например сперматозоидите се състоят предимно от ДНК) и носи информацията за това как да се направят ензимите. ДНК е „планът“. Как изглежда чертежа и как работи? Първо, чертежът трябва да може да се възпроизвежда. Второ, той трябва да може да инструктира протеина. Що се отнася до възпроизвеждането, може да си помислим, че това протича като клетъчно възпроизвеждане. Клетките просто стават по-големи и след това се делят наполовина. Така ли трябва да е така с молекулите на ДНК, че те също стават по-големи и се разделят наполовина? Всеки атом със сигурност не става по-голям и не се разделя наполовина! Не, не е възможно да се възпроизведе молекула, освен по някакъв по-умен начин.

Структурата на ДНК на веществото се изучава дълго време, първо химически, за да се намери съставът, а след това с рентгенови лъчи, за да се намери моделът в космоса. Резултатът беше следното забележително откритие: ДНК молекулата е двойка вериги, усукани една върху друга. Гръбнакът на всяка от тези вериги, които са аналогични на веригите на протеини, но химически доста различни, е серия от захарни и фосфатни групи, както е показано на фиг. 3-2. Сега виждаме как веригата може да съдържа инструкции, защото ако можехме да разделим тази верига по средата, щяхме да имаме серия $BAADCldots$ и всяко живо същество би могло да има различна серия. Така може би по някакъв начин специфичното инструкции за производството на протеини се съдържат в специфичните серия на ДНК.

Прикрепени към всяка захар по протежение на линията и свързващи двете вериги заедно, са определени двойки кръстосани връзки. Въпреки това, те не са от един и същи вид, има четири вида, наречени аденин, тимин, цитозин и гуанин, но нека ги наречем $A$, $B$, $C$ и $D$. Интересното е, че само определени двойки могат да седят една срещу друга, например $A$ с $B$ и $C$ с $D$. Тези двойки са поставени върху двете вериги по такъв начин, че да „прилягат заедно“ и да имат силна енергия на взаимодействие. Въпреки това, $C$ няма да пасне на $A$, а $B$ няма да пасне на $C$, те ще се поберат само по двойки, $A$ срещу $B$ и $C$ срещу $D$. Следователно, ако едното е $C$, другото трябва да бъде $D$ и т.н. Каквито и букви да са в една верига, всяка от тях трябва да има своя специфична допълваща буква в другата верига.

Тогава какво ще кажете за репродукцията? Да предположим, че разделяме тази верига на две. Как можем да направим още един точно такъв? Ако в веществата на клетките има производствен отдел, който отглежда фосфат, захар и $A$, $B$, $C$, $D$ единици, които не са свързани във верига, единствените, които ще прикрепят към нашата разделена верига ще бъдат правилните, допълненията на $BAADCldots$, а именно $ABBCDldots$ Така че това, което се случва е, че веригата се разделя по средата по време на клетъчното делене, като половината в крайна сметка отива с една клетка, другата половина, за да се озове в другата клетка при разделяне, от всяка половин верига се прави нова допълваща верига.

Следва въпросът как точно редът на $A$, $B$, $C$, $D$ единиците определя подреждането на аминокиселините в протеина? Това е основният нерешен проблем в днешната биология. Първите улики или части от информация обаче са следните: В клетката има малки частици, наречени рибозоми, и сега е известно, че това е мястото, където се произвеждат протеини. Но рибозомите не са в ядрото, където е ДНК и нейните инструкции. Изглежда, че има нещо. Въпреки това, известно е също, че малки парченца молекула излизат от ДНК - не толкова дълго, колкото голямата молекула ДНК, която сама носи цялата информация, а като малка част от нея. Това се нарича РНК, но това не е от съществено значение. Това е един вид копие на ДНК, кратко копие. РНК, която по някакъв начин носи съобщение за това какъв вид протеин да се направи, преминава към рибозомата, която е известна. Когато стигне там, протеинът се синтезира в рибозомата. Това също е известно. Въпреки това, подробностите за това как аминокиселините влизат и са подредени в съответствие с код, който е върху РНК, все още са неизвестни. Не знаем как да го четем. Ако знаехме, например, "линия" $A$, $B$, $C$, $C$, $A$, не бихме могли да ви кажем какъв протеин трябва да се направи.

Със сигурност нито един предмет или област не постига по-голям напредък на толкова много фронтове в настоящия момент, отколкото биологията, и ако трябва да назовем най-мощното предположение от всички, което води един и друг в опит да разберем живота, това е, че всички неща са направени от атоми, и че всичко, което правят живите същества, може да бъде разбрано от гледна точка на клатенето и клатенето на атомите.

3–4 Астрономия

В това бързо обяснение на целия свят трябва да се обърнем към астрономията. Астрономията е по-стара от физиката. Всъщност тя даде началото на физиката, като показа красивата простота на движението на звездите и планетите, чието разбиране беше начало на физиката. Но най-забележителното откритие в цялата астрономия е това звездите са направени от атоми от същия вид като тези на земята. 1 Как беше направено това? Атомите освобождават светлина, която има определени честоти, нещо като тембър на музикален инструмент, който има определена височина или честоти на звука. Когато слушаме няколко различни тона, можем да ги различим, но когато гледаме с очите си смес от цветове, не можем да разберем частите, от които е направена, защото окото не е толкова проницателно, колкото ухото в това Връзка. Въпреки това, със спектроскоп ние мога анализираме честотите на светлинните вълни и по този начин можем да видим самите мелодии на атомите, които са в различните звезди. Всъщност два от химичните елемента са открити на звезда, преди да бъдат открити на Земята. Хелият е открит на слънцето, откъдето идва и името му, а технеций е открит в някои хладни звезди. Това, разбира се, ни позволява да направим напредък в разбирането на звездите, защото те са направени от същия вид атоми, които са на Земята. Сега знаем много за атомите, особено по отношение на тяхното поведение при условия на висока температура, но не много голяма плътност, така че можем да анализираме чрез статистическа механика поведението на звездното вещество. Въпреки че не можем да възпроизведем условията на земята, използвайки основните физически закони, често можем да кажем точно или много точно какво ще се случи. Така че физиката помага на астрономията. Колкото и странно да изглежда, ние разбираме разпределението на материята във вътрешността на слънцето много по-добре, отколкото разбираме вътрешността на земята. Какво се случва вътре една звезда се разбира по-добре, отколкото може да се предположи от трудността да се налага да гледаме малка точка светлина през телескоп, защото можем изчисли какво трябва да правят атомите в звездите при повечето обстоятелства.

Едно от най-впечатляващите открития е произходът на енергията на звездите, която ги кара да продължат да горят. Един от мъжете, които откриха това, беше навън с приятелката си вечерта, след като разбра това ядрени реакции трябва да се случва в звездите, за да ги накара да блестят. Тя каза: „Вижте колко красиво светят звездите!“ Той каза: „Да, и в момента аз съм единственият мъж в света, който знае защо те блестят." Тя просто му се присмя. Тя не беше впечатлена от това, че е навън с единствения мъж, който в този момент знаеше защо звездите светят. Е, тъжно е да си сам, но така е на този свят.

Това е ядреното „изгаряне“ на водорода, което доставя енергията на слънцето, като водородът се превръща в хелий. Освен това, в крайна сметка производството на различни химични елементи протича в центровете на звездите, от водород. Нещата от които ние се правят, е „сготвен” веднъж, в звезда, и се изплюва. откъде знаем? Защото има улика. Пропорцията на различните изотопи – колко C$^<12>$, колко C$^<13>$ и т.н., е нещо, което никога не се променя от химически реакции, защото химичните реакции са толкова еднакви за двете. Пропорциите са чисто резултат от ядрен реакции. Като разгледаме пропорциите на изотопите в студената мъртва жарава, която сме, можем да открием какво пещ беше като в който се формираха нещата, от които сме направени. Тази пещ беше като звездите и затова е много вероятно нашите елементи да са били „направени“ в звездите и изплювани при експлозиите, които наричаме нови и свръхнови. Астрономията е толкова близка до физиката, че ще изучаваме много астрономически неща, докато вървим напред.

3–5 Геология

Сега се обръщаме към това, което се нарича науки за Земята, или геология. Първо, метеорологията и времето. Разбира се инструменти на метеорологията са физически инструменти и развитието на експерименталната физика направи тези инструменти възможни, както беше обяснено по-горе. Теорията на метеорологията обаче никога не е била задоволително разработена от физика. „Е“, казвате вие, „няма нищо освен въздуха и ние знаем уравненията на движението на въздуха“. Да, ние го правим. „Така че, ако знаем състоянието на въздуха днес, защо не можем да разберем състоянието на въздуха утре?“ Първо, ние не го правим наистина ли знайте какво е състоянието днес, защото въздухът се вихри и извива навсякъде. Оказва се, че е много чувствителен и дори нестабилен. Ако някога сте виждали водата да тече плавно над язовир и след това да се превръща в голям брой петна и капки, докато пада, ще разберете какво имам предвид под нестабилност. Знаете състоянието на водата, преди да премине през преливника, тя е идеално гладка, но в момента, в който започне да пада, откъде започват капките? Какво определя колко големи ще бъдат бучките и къде ще бъдат? Това не се знае, защото водата е нестабилна. Дори плавно движеща се въздушна маса при преминаване над планина се превръща в сложни водовъртежи и водовъртежи. В много области намираме тази ситуация на турбулентен поток които не можем да анализираме днес. Бързо оставяме темата за времето и обсъждаме геологията!

Основният въпрос за геологията е какво прави земята такава, каквато е? Най-очевидните процеси са пред очите ви, процесите на ерозия на реките, ветровете и т.н. Достатъчно лесно е да ги разберете, но за всяка част от ерозията се случва еднакво количество от нещо друго. Днес планините средно не са по-ниски, отколкото в миналото. Трябва да има планина -формиране процеси. Ще откриете, ако учите геология, че там са планообразуващи процеси и вулканизъм, които никой не разбира, но които са половината от геологията. Феноменът на вулканите наистина не е разбран. Това, което причинява земетресение, в крайна сметка не е разбрано. Разбираемо е, че ако нещо бута нещо друго, то щраква и ще се плъзга - това е добре. Но какво тласка и защо? Теорията е, че вътре в земята има течения - циркулиращи токове, поради разликата в температурата отвътре и отвън - които при движението си леко избутват повърхността. Така, ако има две противоположни циркулации една до друга, материята ще се събере в района, където се срещат, и ще образува пояси от планини, които са в неблагоприятни стресови условия, и така ще предизвика вулкани и земетресения.

Ами вътрешността на земята? Известно е много за скоростта на земетръсните вълни през земята и плътността на разпространение на земята. Физиците обаче не успяха да получат добра теория за това колко плътно трябва да бъде веществото при наляганията, които биха се очаквали в центъра на Земята. С други думи, не можем да разберем много добре свойствата на материята при тези обстоятелства. Ние се справяме много по-малко със земята, отколкото с условията на материята в звездите. Засега математиката изглежда твърде трудна, но може би няма да мине много време, преди някой да разбере, че това е важен проблем, и наистина да го реши. Другият аспект, разбира се, е, че дори и да знаехме плътността, не можем да разберем циркулиращите токове. Нито пък можем наистина да разберем свойствата на скалите при високо налягане. Не можем да кажем колко бързо трябва да „дадат“ скалите, което трябва да се изработи чрез експеримент.

3–6 Психология

След това разглеждаме науката за психология. Между другото, психоанализата не е наука: в най-добрия случай е медицински процес, а може би дори повече като вещици. Има теория за това какво причинява болестта — много различни „духове“ и т.н. Врачът има теория, че болест като маларията се причинява от дух, който влиза във въздуха, а не се лекува чрез разклащане на змия над него , но хининът помага на маларията. Така че, ако сте болен, бих ви посъветвал да отидете на врача, защото той е човекът в племето, който знае най-много за болестта от друга страна, знанията му не са наука. Психоанализата не е проверена внимателно чрез експеримент и няма как да се намери списък с броя на случаите, в които работи, броя на случаите, в които не работи и т.н.

Другите клонове на психологията, които включват неща като физиологията на усещането – какво се случва в окото и какво се случва в мозъка – са, ако желаете, по-малко интересни. Но е постигнат малък, но реален напредък в изучаването им. Един от най-интересните технически проблеми може или не може да се нарече психология. Централният проблем на ума, ако щете, или на нервната система е следният: когато едно животно научи нещо, то може да направи нещо различно, отколкото преди, и неговата мозъчна клетка също трябва да се е променила, ако е направена от атоми. По какъв начин е различно? Не знаем къде да търсим или какво да търсим, когато нещо се запомни. Ние не знаем какво означава това или каква промяна има в нервната система, когато се научи даден факт. Това е много важен проблем, който изобщо не е решен. Ако приемем обаче, че има някакъв вид памет, мозъкът е толкова огромна маса от взаимосвързани проводници и нерви, че вероятно не може да бъде анализиран по ясен начин. Има аналог на това с изчислителните машини и изчислителните елементи, тъй като те също имат много линии и имат някакъв вид елемент, аналогичен може би на синапса или връзката на един нерв с друг. Това е много интересна тема, която нямаме време да обсъждаме по-нататък – връзката между мислещите и изчислителните машини.Разбира се, трябва да се отбележи, че тази тема ще ни разкаже много малко за реалните сложности на обикновеното човешко поведение. Всички човешки същества са толкова различни. Ще мине много време, преди да стигнем до там. Трябва да започнем много по-назад. Ако можехме дори да разберем как а куче работи, щяхме да стигнем доста далеч. Кучетата са по-лесни за разбиране, но все още никой не знае как работят кучетата.

3–7 Как стана така?

За да може физиката да бъде полезна за други науки в а теоретични по друг начин, освен при изобретяването на инструменти, въпросната наука трябва да предостави на физика описание на обекта на езика на физика. Те могат да кажат „защо жабата скача?“, а физикът не може да отговори. Ако му кажат какво е жаба, че има толкова много молекули, тук има нерв и т.н., това е друго. Ако те ни кажат, повече или по-малко, каква е земята или звездите, тогава можем да разберем. За да бъде полезна физическата теория, трябва да знаем къде се намират атомите. За да разберем химията, трябва да знаем точно какви атоми присъстват, защото в противен случай не можем да я анализираме. Това е само едно ограничение, разбира се.

Има и друг мил на проблема в сродните науки, който не съществува във физиката, можем да го наречем, поради липса на по-добър термин, исторически въпрос. Как стана така? Ако разберем всичко за биологията, ще искаме да знаем как всички неща, които са на земята, са попаднали там. Има еволюционната теория, важна част от биологията. В геологията ние не само искаме да знаем как се образуват планините, но и как се е образувала цялата земя в началото, произхода на Слънчевата система и т.н. Това, разбира се, ни кара да искаме да знаем каква материя имаше в света. Как са се развили звездите? Какви бяха първоначалните условия? Това е проблемът на астрономическата история. Много е разбрано за образуването на звездите, образуването на елементи, от които сме направени, и дори малко за произхода на Вселената.

В момента във физиката не се изучава исторически въпрос. Ние нямаме въпрос: „Ето законите на физиката, как се стигна до това?“ В момента не си представяме, че законите на физиката по някакъв начин се променят с времето, че са били различни в миналото, отколкото в момента. Разбира се те може бъде и в момента, в който ги намерим са, историческият въпрос на физиката ще бъде обвит с останалата част от историята на Вселената и тогава физикът ще говори за същите проблеми като астрономите, геолозите и биолозите.

И накрая, има физически проблем, който е общ за много области, който е много стар и не е решен. Проблемът не е в намирането на нови фундаментални частици, а в нещо, което е останало от много отдавна - повече от сто години. Никой във физиката наистина не е успял да я анализира математически задоволително, въпреки важността й за сродните науки. Това е анализът на циркулиращи или турбулентни течности. Ако наблюдаваме еволюцията на звезда, идва момент, в който можем да заключим, че тя ще започне конвекция, и след това вече не можем да заключим какво трябва да се случи. Няколко милиона години по-късно звездата избухва, но не можем да разберем причината. Не можем да анализираме времето. Ние не знаем моделите на движения, които трябва да има вътре в земята. Най-простата форма на проблема е да вземете тръба, която е много дълга, и да избутате вода през нея с висока скорост. Питаме: за да прокарате дадено количество вода през тази тръба, колко налягане е необходимо? Никой не може да го анализира от първите принципи и свойствата на водата. Ако водата тече много бавно или ако използваме гъста слуз като мед, тогава можем да го направим добре. Ще го намерите в учебника си. Това, което наистина не можем да направим, е да се справим с действителна, мокра вода, минаваща през тръба. Това е централният проблем, който трябва да решим някой ден, а не сме го направили.

Един поет веднъж каза: „Цялата вселена е в чаша вино“. Вероятно никога няма да разберем в какъв смисъл е имал това предвид, тъй като поетите не пишат, за да бъдат разбрани. Но е вярно, че ако погледнем чаша вино достатъчно отблизо, ще видим цялата вселена. Има нещата от физиката: усукващата се течност, която се изпарява в зависимост от вятъра и времето, отраженията в стъклото, а нашето въображение добавя атомите. Стъклото е дестилация на земните скали и в състава му виждаме тайните на възрастта на Вселената и еволюцията на звездите. Какъв странен набор от химикали има във виното? Как се появиха те? Има ферменти, ензими, субстрати и продукти. Във виното се намира голямото обобщение: целият живот е ферментация. Никой не може да открие химията на виното, без да открие, както направи Луи Пастьор, причината за много болести. Колко жив е кларетът, притискайки своето съществуване в съзнанието, което го наблюдава! Ако малките ни умове, за някакво удобство, разделят тази чаша вино, тази вселена на части — физика, биология, геология, астрономия, психология и т.н. — не забравяйте, че природата не го познава! Така че нека го съберем отново, без да забравяме в крайна сметка за какво е. Нека ни достави още едно последно удоволствие: изпийте го и забравете всичко!


Как да разберем, че гравитационното ускорение е същото като другите форми на ускорение?

Често чувате, че да бъдеш в кутия, която седи неподвижно в гравитационно поле, е еквивалентна на това да бъдеш в кутия, която се ускорява, и няма начин наблюдателят вътре в кутията да разбере разликата.

Откъде знаем това? Има ли някаква възможност да бъдеш в гравитационно поле има някакво качество, което би било различно от това просто да си в ускоряваща кутия? Какви експерименти са направени, за да се потвърди, че са еквивалентни?

По принцип, ако принципът на еквивалентност е нарушен, това означава, че стойностите на определени фундаментални константи се променят с течение на времето. Тези промени не са наблюдавани.

Принципът на еквивалентност на Айнщайн може да бъде тестван чрез търсене на вариации на безразмерни константи и масови съотношения. Настоящите най-добри граници на вариацията на основните константи са определени главно чрез изучаване на естествения реактор на ядрено делене Окло, където ядрените реакции, подобни на тези, които наблюдаваме днес, са се случили под земята преди около два милиарда години. Тези реакции са изключително чувствителни към стойностите на основните константи.

За електростатично привличане имате две величини, масата на обекта и неговия заряд. Зарядът q определя колко силна е силата Ф се упражнява върху заряда от електрическо поле Е. Ф = qЕ, докато масата определя колко лесно е силата Ф ще ускори масата, а = Ф/m (за дадено Ф и m, което определя ускорението).

Преминавайки към много подобна теория на Нютонова гравитация (приемайки константа g = 9,81 m/s²), откриваме, че зарядът и масата са едно и също нещо и се компенсират от уравнението, така че нещо е различно за гравитацията. (В междинна стъпка можете да разгледате въпроса дали масата, която определя гравитационната сила, и масата, която определя колко лесно се ускорява даден обект, са наистина еднакви, но след като проверите това с висока точност, изглежда, че са.)

Това, което споменавате за кутията, обаче е вярно за постоянно гравитационно поле или "локално" (т.е. ако погледнете малък квартал на кутията), в по-голям мащаб ще имате разлики в гравитационното привличане и така наречените приливни ефекти, които означават можете да различите линейното ускорение от това да сте в гравитационно поле.

Въпреки това прозрението ни води до общата теория на относителността, където осмисляме факта, че масата отпада от уравнението на Нютон и траекториите на телата под гравитация не зависят от тяхната маса (дори обекти без маса са засегнати), като описваме гравитацията като геометричен ефект.


Опасности от земетресение 201 – Технически въпроси и отговори

Списък с технически въпроси и отговори за опасностите от земетресение.

Какво е %g?

Какво е ускорение? пиково ускорение? пиково земно ускорение (PGA)?

Какво е спектрално ускорение (SA)?

PGA (върхово ускорение) е това, което изпитва частица на земята, а SA е приблизително това, което изпитва сграда, както е моделирано от маса на частица върху безмасов вертикален прът, който има същия естествен период на вибрация като сградата.

Масата на пръта се държи като обикновен хармоничен осцилатор (SHO). Ако някой „задвижи“ системата маса-прът в основата й, използвайки сеизмичния запис и приемайки известно затихване на системата маса-прът, ще получи запис за движението на частиците, което основно „усеща“ само компонентите на земята движение с периоди, близки до естествения период на това SHO. Ако погледнем този сеизмичен запис на частици, можем да идентифицираме максималното изместване. Ако вземем производната (скорост на промяна) на записа на преместване по отношение на времето, можем да получим записа за скоростта. По същия начин може да се определи максималната скорост. По същия начин за ускорение на реакцията (скорост на промяна на скоростта), наричано също спектрално ускорение на реакцията, или просто спектрално ускорение, SA (или Sa).

PGA е добър индекс за опасност за къси сгради, до около 7 етажа. Да бъде добър индекс, означава, че ако начертаете някаква мярка за търсене, поставено върху сграда, като междуетажно изместване или базово срязване, срещу PGA, за редица различни сгради за редица различни земетресения, ще получите силна корелация .

PGA е естествен прост параметър за проектиране, тъй като може да бъде свързан със сила, а за прост проект може да се проектира сграда, която да устои на определена хоризонтална сила. PGV, пиковата скорост на земята, е добър индекс за опасност за по-високи сгради. Въпреки това, не е ясно как да се свърже скоростта със силата, за да се проектира по-висока сграда.

SA също би бил добър индекс за опасност за сградите, но би трябвало да е по-тясно свързан с поведението на сградата, отколкото параметрите на пиковото движение на земята. Дизайнът може също да е по-лесен, но връзката със силата на проектиране вероятно ще бъде по-сложна, отколкото с PGA, тъй като стойността на периода влиза в картината.

PGA, PGV или SA са само приблизително свързани с търсенето/проектирането на сградата, тъй като сградата не е обикновен осцилатор, а има обертонове на вибрации, всеки от които придава максимално търсене на различни части на конструкцията, всяка част от които може да има своя собствени слабости. Продължителността също играе роля в щетите и някои твърдят, че повредите, свързани с продължителността, не са добре представени от параметрите на реакцията.

От друга страна, някои автори показват, че нелинейният отговор на определена структура е слабо зависим от магнитуда и разстоянието на причинителя на земетресението, така че нелинейният отговор е свързан с линейния отговор (SA) чрез обикновен скалар (множител). Това не е така за върховите параметри на земята и този факт твърди, че SA трябва да бъде значително по-добър като индекс за търсене/проектиране от параметрите на пиковото движение на земята.

Няма особено значение за относителния размер на PGA, SA (0,2) и SA (1,0). Като цяло, те приблизително корелират с фактор, който зависи от периода. Докато PGA може да отразява това, което човек може да почувства, стоящ на земята при земетресение, не вярвам, че е правилно да се твърди, че SA отразява това, което човек може " чувствате", ако човек е в сграда. В по-високите сгради краткосрочните движения на земята се усещат слабо, а дългопериодните движения обикновено не се усещат като сили, а по-скоро като дезориентация и замаяност.

Каква е вероятността от превишение (PE)?

За всеки даден обект на картата компютърът изчислява ефекта на движението на земята (върхово ускорение) на мястото за всички места и магнитуди на земетресенията, за които се смята, че са възможни в близост до обекта. Смята се, че всяка от тези двойки величина-местоположение се случва с някаква средна вероятност на година. Малките движения на земята са относително вероятни, големите движения на земята са много малко вероятни. Започвайки с най-големите движения на земята и преминавайки към по-малките, събираме вероятностите, докато стигнем до обща вероятност, съответстваща на дадена вероятност, P, за определен период от време , T.

Вероятността P идва от движения на земята, по-големи от движението на земята, при което спряхме да добавяме. Казва се, че съответното движение на земята (върхово ускорение) има P вероятност за превишаване (PE) за T години. Картата очертава движенията на земята, съответстващи на тази вероятност на всички места в мрежата, покриваща САЩ. Така картите всъщност не са вероятностни карти, а по-скоро карти на опасностите от движение на земята при дадено ниво на вероятност. В бъдеще е вероятно да публикуваме карти, които са карти на вероятностите. Те ще покажат вероятността от превишаване при някакво постоянно движение на земята. Например, една такава карта може да покаже вероятността за движение на земята над 0,20 g за 50 години.

Каква е връзката между пиковото земно ускорение (PGA) и "ефективното пиково ускорение" (Aa) или между върховата скорост на земята (PGV) и "ефективното върхово ускорение" (Av), тъй като тези параметри се появяват на картите на строителния код?

Aa и Av нямат ясна физическа дефиниция като такива. По-скоро те са конструкции на строителни кодове, приети от персонала, който изготви сеизмичните разпоредби на Съвета по приложни технологии (1978) (ATC-3). Картите за Aa и Av са извлечени от екипа на проекта на ATC от чернова на вероятностната карта на пиковото ускорение на Algermissen и Perkins (1976) (и други карти), за да се осигурят проектни движения на земята за използване в строителни кодове на модели. Много аспекти на този доклад ATC-3 са приети от настоящите (използвани през 1997 г.) национални моделни строителни норми, с изключение на новите разпоредби на NEHRP.

Този процес е обяснен в документа ATC-3, посочен по-долу, (стр. 297-302). Ето някои откъси от този документ:

  • стр. 297. „В момента най-добрият работещ инструмент за описване на проектното разклащане на земята е изгладен еластичен спектър на отговор за системи с единична степен на свобода…
  • стр. 298. „При разработването на проектните разпоредби бяха използвани два параметъра за характеризиране на интензивността на проектното разклащане на земята. Тези параметри се наричат ​​Ефективно пиково ускорение (EPA), Aa, и Ефективна пикова скорост (EPV), Av. Тези параметри се в момента нямат точни дефиниции във физически термини, но тяхното значение може да се разбере от следващите параграфи.
  • „За да разберем най-добре значението на EPA и EPV, те трябва да се разглеждат като нормализиращи фактори за изграждане на изгладени еластични спектри на реакция за движения на земята с нормална продължителност. EPA е пропорционална на спектралните ординати за периоди в диапазона от 0,1 до 0,5 секунди, докато EPV е пропорционален на спектралните ординати за период от около 1 секунда... Константата на пропорционалност (за 5-процентен спектър на затихване) е зададена на стандартна стойност от 2,5 и в двата случая.
  • „...Така получените EPA и EPV са свързани с пиковото ускорение на земята и върховата скорост на земята, но не са непременно същите или дори пропорционални на пиковото ускорение и скорост. Когато в движението на земята присъстват много високи честоти, EPA може да бъде значително по-малко от пиковото ускорение. Това е в съответствие с наблюдението, че отрязването на спектъра, изчислен от това движение, с изключение на периоди, много по-кратки от тези, които представляват интерес в обикновената строителна практика, има много малък ефект върху спектъра на реакция, изчислен от това движение, освен при периоди, много по-кратки от тези, които представляват интерес в обикновената строителна практика... От друга страна, EPV обикновено ще бъде по-голям от пиковата скорост на големи разстояния от голямо земетресение."
  • стр. 299. „Така EPA и EPV за движение могат да бъдат или по-големи, или по-малки от пиковото ускорение и скорост, въпреки че обикновено EPA ще бъде по-малко от пиковото ускорение, докато EPV ще бъде по-голямо от пиковата скорост.
  • "...За целите на изчисляването на коефициента на страничната сила в раздел 4.2, EPA и EPV се заменят съответно с безразмерни коефициенти Aa и Av. Aa е числено равно на EPA, когато EPA се изразява като десетична част от ускорението на гравитацията. "

Сега, изследването на тристранната диаграма на спектъра на реакцията за земетресението в El Centro от 1940 г. (стр. 274, Newmark и Rosenblueth, Основи на земетръсното инженерство) потвърждава, че вземането на ускорение на реакцията при затихване от 0,05 процента, в периоди между 0,1 и 0,5 сек, и разделянето на число между 2 и 3 би довело приблизително до пиковото ускорение за това земетресение. По този начин, в този случай, ефективното пиково ускорение в този период от време е почти числено равно на действителното пиково ускорение.

Въпреки това, тъй като спектърът на ускорение на реакцията е асимптотичен към пиковото ускорение за много кратки периоди, някои хора са приели, че ефективното пиково ускорение е 2,5 пъти по-малко от истинското пиково ускорение. Това би било вярно само ако човек продължи да разделя ускоренията на реакция на 2,5 за периоди, много по-кратки от 0,1 секунди. Но EPA се дефинира само за периоди, по-дълги от 0,1 сек.

Ефективното пиково ускорение може да бъде някакъв фактор по-нисък от пиковото ускорение за онези земетресения, за които пиковите ускорения се проявяват като краткопериодични пикове. Точно за това е предназначено ефективното пиково ускорение.

От друга страна, картата на доклада ATC-3 ограничава EPA до 0,4 g, дори когато вероятностните пикови ускорения могат да достигнат до 1,0 g или повече. ТАКА ЕРА В КАРТАТА НА ДОКЛАДА НА ATC-3 може да бъде фактор с 2,5 по-малък от вероятностното пиково ускорение за места, където вероятностното пиково ускорение е около 1,0 g.

Следващите параграфи описват как са конструирани Aa и Av картите в ATC кода.

Беше разгледана вероятностната карта на земното движение на USGS от 1976 г. Тринадесет сеизмолози бяха поканени да изгладят вероятностната карта на пиковото ускорение, като вземат предвид други регионални карти и собствените си регионални познания. Окончателна карта беше начертана въз основа на тези изглаждания. Движенията на земята бяха съкратени при 40 % g в области, където вероятностните стойности могат да варират от 40 до повече от 80 % g. Това доведе до Aa карта, представляваща проектна основа за сгради с кратки естествени периоди. Aa се наричаше „Ефективно пиково ускорение“.

Функция на затихване за пиковата скорост беше "драпирана" върху картата на Аа, за да се получи пространствено разширяване на по-ниските стойности на Аа. Разширените зони бяха обозначени с Av за „Ефективно ускорение, свързано с пиковата скорост“ за проектиране на сгради с по-дълъг период и отделна карта, начертана за този параметър.

Имайте предвид, че на практика Aa и Av картите са получени от PGA карта, а НЕ чрез прилагане на 2,5 фактора към спектрите на отговор.

Имайте предвид също, че ако се изследва съотношението на стойността на SA(0,2) към стойността на PGA на отделни места в новите национални вероятностни карти на опасностите на USGS, стойността на съотношението обикновено е по-малка от 2,5.

Източници на информация:

  • Algermissen, S.T., and Perkins, David M., 1976, Вероятна оценка на максималното ускорение в скалите в съседните Съединени щати, US Geological Survey Open-File Report OF 76-416, 45 p.
  • Съвет за приложни технологии, 1978 г., Предварителни разпоредби за разработване на сеизмични разпоредби за сгради, ATC-3-06 (NBS SP-510) Правителствена печатна служба на САЩ, Вашингтон, 505 стр.

Какво представлява процентното затихване?

В нашия въпрос за ускорението на реакцията използвахме прост физически модел маса на частици върху вертикален прът без маса, за да обясним естествения период. За този идеален модел, ако масата се пусне в движение за много кратко, системата ще остане в трептене за неопределено време. В реална система пръчката има твърдост, която не само допринася за естествения период (колкото по-твърд е пръчката, толкова по-кратък е периодът на трептене), но също така разсейва енергията, докато се огъва. В резултат на това трептенето постоянно намалява по размер, докато системата маса-прът отново е в покой. Това намаляване на размера на трептенията ние наричаме затихване. Казваме, че осцилацията е затихнала.

Когато затихването е малко, трептенията отнемат много време, за да се заглушат. Когато амортизацията е достатъчно голяма, няма трептене и системата маса-прът отнема много време, за да се върне във вертикално положение. Критичното затихване е най-малката стойност на затихване, за която затихването предотвратява трептене. Всяка конкретна стойност на затихване, която можем да изразим като процент от критичната стойност на затихване. Тъй като спектралните ускорения се използват за представяне на ефекта от движенията на земята при земетресение върху сградите, затихването, използвано при изчисляването на спектралното ускорение, трябва да съответства на затихването, което обикновено се наблюдава в сградите за които се използва проект за земетресение. Строителните норми приемат, че 5 процента от критичното затихване е разумна стойност за приближаване на затихването на сгради, за които е предназначен устойчив на земетресение дизайн. Следователно, спектралните ускорения, дадени в картите на сеизмичната опасност, също са 5 процента от критичното затихване.

Защо разделяте каталога на земетресенията, за да разработите картите на сеизмичната опасност?

Основната причина за декластерирането е да се получи възможно най-добрата оценка за скоростта на главните удари. Също така методологията изисква каталог на независими събития (модел на Поасон), а декластерирането помага за постигане на независимост.

Щетите от земетресението трябва да бъдат поправени, независимо от това как е обозначено земетресението. Някои твърдят, че тези вторични трусове трябва да бъдат преброени. Това наблюдение предполага, че по-добър начин за справяне с последователности от земетресения от декластерирането би било изричното моделиране на групираните събития в вероятностния модел. Тази стъпка може да представлява бъдещо усъвършенстване. Другата страна на монетата е, че тези вторични събития няма да се случат без главния шок. Всяко потенциално включване на предни и вторични трусове в прогнозата за вероятността от земетресение трябва да изяснява, че те се появяват в кратък времеви прозорец близо до главния шок и не засягат периодите без земетресения, освен тривиално. Това означава, че вероятността да няма земетресения с M>5 за период от няколко години е или не трябва да бъде почти незасегната от процеса на декластериране. Също така, според опита на САЩ, щетите от вторичен шок обикновено са малка част от щетите от главния шок.

Как да използвам картите на сеизмичната опасност?

Картите се предлагат в три различни нива на вероятност и четири различни параметъра за движение на земята, пиково ускорение и спектрално ускорение при 0,2, 0,3 и 1,0 сек. (Тези стойности са картографирани за дадено геоложко състояние на обекта. Други условия на обекта могат да увеличат или намалят опасността. Освен това, при равни други условия, по-старите сгради са по-уязвими от новите.)

Картите могат да се използват за определяне на (а) относителната вероятност за дадено критично ниво на движение на земята при земетресение от една част на страната в друга (б) относителното търсене на конструкции от една част на страната в друга при даден ниво на вероятност. В допълнение, строителните кодове © използват една или повече от тези карти, за да определят съпротивлението, необходимо на сградите, за да устоят на увреждащи нива на движение на земята.

Различните нива на вероятност са тези, които представляват интерес при защитата на сградите срещу земетресение. Параметрите за движение на земята са пропорционални на опасността, пред която е изправен определен вид сграда.

Пиковото ускорение е мярка за максималната сила, изпитвана от малка маса, разположена на повърхността на земята по време на земетресение. Това е показател за опасност за къси твърди конструкции.

Спектралното ускорение е мярка за максималната сила, изпитвана от маса върху върха на прът с определен период на естествена вибрация. Късите сгради, да речем, по-малко от 7 етажа, имат кратки естествени периоди, да речем, 0,2-0,6 сек. Високите сгради имат дълги естествени периоди, да речем 0,7 секунди или повече. Записът на силно движение при земетресение се състои от различни количества енергия в различни периоди. Естественият период на сградата показва каква спектрална част от времевата история на земетресение има капацитет да вложи енергия в сградата. Периодите, много по-кратки от естествения период на сградата или много по-дълги от естествения период, нямат голяма способност да повредят сградата. Така карта на вероятностна спектрална стойност за определен период по този начин се превръща в индекс за относителната опасност от повреда на сградите от този период като функция от географското местоположение.

Изберете параметър за движение на земята според горните принципи. За много цели върховото ускорение е подходящ и разбираем параметър. Изберете стойност на вероятността според шанса, който искате да предприемете. Вече можете да изберете карта и да разгледате относителната опасност от една част на страната в друга.

Ако някой иска да оцени вероятността от превишаване за определено ниво на движение на земята, може да начертае стойностите на движението на земята за трите дадени вероятности, като използва логаритмична милиметрова хартия и интерполира или, в ограничена степен, екстраполира за желаното ниво на вероятност. Обратно, може да се направи същия график, за да се оцени нивото на движение на земята, съответстващо на дадено ниво на вероятност, различно от картографираните.

Ако някой иска да оцени вероятностната стойност на спектралното ускорение за период между изброените периоди, може да използва метода, докладван в доклада за отворен файл 95-596, Карти на спектралния отговор на USGS и тяхното използване в силите на сеизмичното проектиране в строителните кодове. (Този доклад може да бъде изтеглен от уеб сайта.) Докладът обяснява как да се конструира проектен спектър по начин, подобен на този в строителните кодове, като се използва дългопериодна и краткопериодична вероятностна спектрална ордината от вида, който е намерен в картите. Като се има предвид спектърът, може да се получи проектна стойност за даден спектрален период, различен от периодите на картата.

Ами ако трябва да знаем за общите нива на земетресения с M>5, включително вторични трусове?

Вторичните трусове и други проблеми, свързани с зависими събития, всъщност не могат да бъдат адресирани на този уеб сайт предвид нашите предположения за моделиране, с едно изключение. Настоящият национален модел на сеизмична опасност (и този уеб сайт) изрично се занимава с клъстерни събития в сеизмичната зона на Ню Мадрид и дава на този клон на клъстерния модел 50% тежест в логическото дърво. Дори в случая с NMSZ обаче, само главните трусове са групирани, докато вторични трусове от NMSZ са пропуснати. Извършваме проучване на щети, свързани с вторични трусове, но как вторичните трусове трябва да повлияят на модела на опасност в момента не е разрешено.

Стойностите на картата на сеизмичната опасност показват движения на земята, които имат вероятност да бъдат превишени за 50 години от 10, 5 и 2 процента. Каква е вероятността те да бъдат надвишени за една година (годишната вероятност за превишаване)?

Нека r = 0,10, 0,05 или 0,02, съответно. Приблизителната годишна вероятност за превишение е съотношението r*/50, където r* = r(1+0,5r). (За да получите годишната вероятност в проценти, умножете по 100.) Обратната на годишната вероятност от превишение е известна като „период на връщане“, който е средният брой години, необходими за получаване на превишение.

пример: Каква е годишната вероятност за превишаване на земното движение, което има 10 процента вероятност за превишаване за 50 години?

Отговор: Нека r = 0,10. Приблизителната годишна вероятност за превишение е около 0,10(1,05)/50 = 0,0021. Изчисленият период на връщане е 476 години, като истинският отговор е с по-малко от половин процент по-малък.

Същото приближение може да се използва за r = 0,20, като истинският отговор е с около един процент по-малък. Когато r е 0,50, истинският отговор е с около 10 процента по-малък.

пример: Да предположим, че определено движение на земята има 10 процента вероятност да бъде превишено за 50 години. Каква е вероятността да бъде надхвърлен след 500 години? Дали (500/50)10 = 100 процента?

Отговор: Не. Ще решим това, като приравним две приближения:

r1*/T1 = r2*/T2. Решаване за r2* и оставяне на T1=50 и T2=500,
r2* = r1*(500/50) = .0021(500) = 1,05.
Вземете половината от тази стойност = 0,525. r2 = 1,05/(1,525) = 0,69.
Престани вече. Не се опитвайте да прецизирате този резултат.

Истинският отговор е с около десет процента по-малък, 0,63. За r2* по-малко от 1,0 приближението става много по-добро бързо.

За r2* = 0,50 грешката е по-малка от 1 процент.
За r2* = 0,70 грешката е около 4 процента.
За r2* = 1,00 грешката е около 10 процента.

Препоръчва се повишено внимание при стойности на r2*, по-големи от 1,0, но е интересно да се отбележи, че за r2* = 2,44 оценката е само с около 17 процента твърде голяма. Това предполага, че като се има предвид грешката, могат да бъдат изчислени полезни числа.

Ето един необичаен, но полезен пример. Очевидно r2* е броят пъти, в които се очаква да бъде превишено референтното движение на земята за T2 години. Да предположим, че някой ви каже, че дадено събитие има 95 процента вероятност да се случи във времето T. За r2 = 0,95 може да се очаква изчисленото r2 да бъде с около 20% твърде високо. Следователно, нека изчислено r2 = 1,15.

Предишните изчисления предполагат уравнението,
r2calc = r2*/(1 + 0,5r2*)
Намерете r2*.r2* = 1,15/(1 - 0,5x1,15) = 1,15/0,425 = 2,7

Това означава, че за да е вярно твърдението за вероятност, събитието трябва да се случи средно 2,5 до 3,0 пъти за времетраене = T. Ако историята не подкрепя това заключение, твърдението за вероятността може да не е достоверно.

Картата на сеизмичната опасност е за земни движения с 2% вероятност за превишаване за 50 години. Тези стойности същите ли са като тези за 10% в 250?

Да, основно. Това заключение ще бъде илюстрирано чрез използване на приблизително правило за изчисляване на периода на връщане (RP).

Типичната карта на сеизмичния риск може да има заглавие „Движенията на земята с 90 процента вероятност да не бъдат превишени за 50 години“. 90-те процента са "вероятност за непревишаване", а 50-те години са "време на експозиция". Еквивалентно алтернативно заглавие за същата карта би било „Движенията на земята с 10 процента вероятност да бъдат превишени за 50 години“. Типична стенография за описване на тези движения на земята е да се каже, че те са 475-годишен период на връщане на земята. Това означава същото като да се каже, че тези движения на земята имат годишна вероятност за поява от 1/475 годишно. Следователно "периодът на връщане" е само обратната на годишната вероятност за възникване (за получаване на превишаване на това движение на земята).

За да получите приблизителна стойност на периода на връщане, RP, като се има предвид времето на експозиция, T и вероятността за превишаване, r = 1 - вероятност за непревишаване, NEP, (изразена като десетичен знак, а не като процент), изчислете:

RP = T / r* Където r* = r(1 + 0.5r).r* е приближение към стойността -loge (NEP).
В горния случай, където r = 0,10, r* = 0,105, което е приблизително = -loge (0,90) = 0,10536
Така приблизително, когато r = 0,10, RP = T / 0,105

Помислете за следната таблица:

Правило на палеца точно
НЕП T r г* Изчисление RP RP
0.90 50 0.10 0.105 50/0.105 476.2 474.6
0.90 100 0.10 0.105 100/0.105 952.4 949.1
0.90 250 0.10 0.105 250/0.105 2381.0 2372.8

В тази таблица вероятността за превишаване е постоянна за различни времена на експозиция. Сравнете резултатите от горната таблица с тези, показани по-долу, всички за едно и също време на експозиция, с различни вероятности за превишаване.

Правило на палеца точно
НЕП T r г* Изчисление RP RP
0.90 50 0.10 0.105 50/0.105 476.2 474.6
0.95 50 0.05 0.05125 50/0.05125 975.6 974.8
0.98 50 0.02 0.0202 50/0.0202 2475.2 2475.9

Сравнението на последния запис във всяка таблица ни позволява да видим, че стойностите на движението на земята с 2% вероятност за превишаване за 50 години трябва да бъдат приблизително същите като тези с 10% вероятност да бъдат превишени за 250 години: Годишните вероятности за превишаване се различават по около 4%. Съответните движения на земята трябва да се различават с 2% или по-малко в EUS и 1 процент или по-малко в WUS, въз основа на типичните отношения между движението на земята и периода на връщане.

Опитвам се да изчисля ефекта на движението на земята за определено място в Калифорния. Получих ускорението на спектъра за проектиране от вашия сайт, но бих искал да идентифицирам типа на почвата на това местоположение - как мога да го получа?

Не можете да намерите тази информация на нашия сайт.

Не знаем нито един сайт, който да има карта на условията на обекта според категорията на Националната програма за намаляване на опасността от земетресения (NEHRP). Има карта на някакво обобщено състояние на обекта, създадено от Калифорнийския отдел по мини и геология (CDMG). Картата е за цялата държава, до голяма степен се основава на повърхностна геология и може да се види на уеб сайта на CDMG. Той няма линии за географска ширина и дължина, но ако щракнете върху него, той ще се взриви, за да ви даде повече подробности, в случай че можете да направите корелации с географски характеристики. Няма съвет как да преобразувате темата в определени категории сайтове на NEHRP.

За обекти в района на Лос Анджелис има поне три статии в следващата публикация, които ще ви дадат или обобщено геоложко състояние на обекта, или приблизителна скорост на вълната на срязване за обекти в долината Сан Фернандо и други области в Лос Анджелис. Потърсете статии с автор/съавтор J.C. Tinsley. Това е по-стара работа и може да не е непременно по-точна от картата на състоянието на CDMG за оценка на реакцията на геоложкия обект.

  • Ziony, J.I., изд., 1985 г., Оценка на опасностите от земетресения в региона на Лос Анджелис – гледна точка на науката за Земята, Професионален документ на геоложкото проучване на САЩ 1360, Държавна печатница на САЩ, Вашингтон, 505 стр.
  • C. J. Wills и др.: Карта на условията на обекта за Калифорния, базирана на геологията и скоростта на срязващите вълни, BSSA, Бюлетин на сеизмологичното общество на Америка, декември 2000 г., том. 90 Номер 6, Допълнение към част Б, стр. S187-S208. Като цяло се очаква някой, който използва кода, да получи геоложкото състояние на обекта от местните служители на окръга или да накара геотехнически инженер да посети обекта.

Какво е метрика за разстояние? Защо изборът на показател за разстоянието е важен при оценките на вероятността? Какво разстояние да използвам?

За земетресенията има няколко начина да измерите колко далеч е то. Този, който използваме тук, е епицентралното разстояние или разстоянието от най-близката точка на проекцията на разлома към земната повърхност, технически наречена Rjb. Дори ако източникът на земетресението е много дълбок, повече от 50 км, той все още може да има малко епицентрално разстояние, като 5 км. Честотите на такива източници се включват в картата, ако са в рамките на 50 km епицентрално разстояние.

Няколко града в западната част на САЩ са претърпели значителни щети от земетресения с хипоцентрална дълбочина над 50 км. Тези земетресения представляват основна част от сеизмичната опасност в района на Пюджет Саунд във Вашингтон. Ако оценката на вероятността използва гранично разстояние от 50 km, например, и използва хипоцентрално разстояние, а не епицентрално, тези дълбоки земетресения в Пюджет Саунд ще бъдат пропуснати, като по този начин се получи много по-ниска стойност за вероятностната прогноза. Друг пример, при който метриката на разстоянието може да бъде важна, е на места над разломи на потапяне. Разстоянието, отчетено на този уеб сайт, е Rjb =0, докато друг анализ може да използва друг показател за разстоянието, който произвежда стойност от R=10 km, например за същия обект и повреда. По този начин, ако искате да знаете вероятността близка повреда на потапяне да се счупи през следващите няколко години, можете да въведете много малка стойност на Максимално разстояние, като 1 или 2 км, за да получите отчет за тази вероятност.

Това разстояние (в км, а не мили) е нещо, което можете да контролирате. Ако се интересувате само от много близки земетресения, можете да направите това малко число като 10 или 20 км. Ако се интересувате от големи събития, които може да са далеч, можете да направите това число голямо, като 200 или 500 км. Отчетът ще ви каже честотата на малките събития, както и на големи, така че трябва да очаквате висока честота на земетресения M5 в рамките на 200 km или 500 km от любимото ви място, например. Повечето от тези малки събития не биха се усетили. Ако събитие M8 е възможно в рамките на 200 км от вашия сайт, то вероятно ще се усети дори на такова голямо разстояние.

Къде мога да намеря информация за сеизмични зони 0,1,2,3,4?

Сеизмичната зона може да бъде едно от трите неща:

  1. Регион на карта, в който се изисква общо ниво на сеизмично проектиране. Тази концепция е остаряла.
  2. Област на сеизмичност вероятно споделяща обща причина. Пример: „Сеизмичната зона на Новия Мадрид“.
  3. Регион на карта, за който се приема обща скорост на сеизмичност за целите на изчисляване на вероятностни движения на земята.

Създаването на кодови карти, използващи номерирани зони, 0, 1, 2, 3, 4, са практически остарели. 1969 г. беше последната година, в която беше изготвена такава карта от този персонал. Единният строителен кодекс (UBC) от 1997 г. (публикуван в Калифорния) е единственият строителен кодекс, който все още използва такива зони. Като цяло, през последните две десетилетия строителните норми замениха карти с номерирани зони с карти, показващи контурите на движението на земята. Тези карти от своя страна са получени от вероятностни карти за движение на земята. Вероятностните карти на движението на земята са включени в сеизмичните разпоредби на най-новите строителни норми на САЩ, като например новия „Международен строителен кодекс“ и в национални стандарти като „Минимални проектни натоварвания за сгради и други конструкции“, изготвени от Американското дружество на строителните инженери.

Картите на зони с номера 0, 1, 2, 3 и т.н. вече не се използват по няколко причини:

  • Една карта не може правилно да показва опасност за всички вероятности или за всички видове сгради. Вероятности: За много малки вероятности от превишаване, вероятностните карти на опасностите от движение на земята показват по-малък контраст от една част на страната към друга, отколкото картите за големи вероятности от превишаване. Сгради: Късите твърди сгради са по-уязвими за затваряне на събития с умерена величина, отколкото високите, гъвкави сгради. Последните от своя страна са по-уязвими към далечни събития с голям мащаб, отколкото късите, твърди сгради. По този начин контрастът на опасността за къси сгради от една част на страната в друга ще бъде различен от контраста на опасността за високи сгради.
  • Строителните норми адаптират границите на зоните, за да задоволят желанието на отделните държави да осигурят по-голяма безопасност, по-малко контраст от една част на държавата към друга или да приспособят зоните по-близо към естествените тектонски характеристики. Поради тези промени в границите на зоните, зоните нямат по-дълбоко сеизмологично значение и правят картите безсмислени за приложения, различни от строителните норми.Пример за такова шиене е дадено от еволюцията на UBC след адаптирането му на двойка контурни карти от 1976 г. Първо, UBC взе една от тези две карти и я преобразува в зони. След това, през годините, UBC разреши преразглеждане на границите на зоната чрез петиции от различни западни щати, напр. премахване на зона 2 в централна Калифорния, премахване на зона 1 в източен Вашингтон и Орегон, добавяне на зона 3 в западен Вашингтон и Орегон, добавяне на зона 2 в южна Аризона и изрязване на зона в централен Айдахо.

По-старите (1994, 1997) версии на UBC кода може да са налични в местна или университетска библиотека. Преработена версия на картата на UBC 1994 може да бъде намерена като една от илюстрациите в статия за връзката между картите на USGS и картите на строителния код.