Чоловіки, жінки та комп’ютери

Оригінал: https://www.ime.usp.br/~vwsetzer/menwomen.html

Вальдемар В.Сетзер,
кафедра комп’ютерних наук, Університет Сан-Паулу, Бразилія
http://www.ime.usp.br/~vwsetzer
Оригінал: 15 травня 1994 р .; остання редакція/доклад: 15 вересня 2014 р. – 1


У своєму випуску від 16 травня 1994 року журнал Newsweek представив обкладинку під назвою “Чоловіки, жінки та комп’ютери – гендерний розрив у високих технологіях”. Колишня моя студентка Ділма Менезес да Сілва, яка тоді отримувала докторську ступінь в американському університеті, запитала мою думку з цього приводу. Цей текст ґрунтується на відповіді на її запитання, який також було надіслано до списку Ethics-L, присвяченого етиці в обчислювальній техніці. На жаль, мені довелося бути надзвичайно коротким.


Щоб вивчити питання “чому чоловіки поводяться інакше, ніж жінки, щодо їх використання та інтересу до комп’ютерів?” слід почати з спостереження, які суттєві відмінності між гендерними ознаками. Оскільки я не психолог, я не збираюся висвітлювати великі традиційні психологічні теорії з цього приводу, як, наприклад, Юнг, який враховує відмінності між “анімусом” та “анімою”. Швидше я буду ґрунтуватися на своїх власних та моєї дружини (медика) спостереженнях та здоровому глузді. Міркування, написані нижче, стосуються відмінностей в цілому. Вони не можуть бути застосовані до конкретних осіб, якщо вони не є підставою для подальших спостережень.

1. Фізичне тіло

Є прекрасна мідна фотокарта (Купферстич) Альбрехта Дюрера, датована 1504 р., “Адам і Єва” (Музей образотворчих мистецтв, Бостон), який дуже добре показує видимі відмінності, такі як висота, м’язи (Єва зображена без видимих стегон і м’язів ніг; Адам має атлетичну фігуру, що демонструє більше сили) тощо. Л. Вогель у своїй книзі Der Dreigliedrige Mensch (“Людина з трьома руками”, 2-е видання, Дорнах: Філософія-Антропософіш Верлаг, 1979, табличка X) приносить малюнок Г. Шпата, замінюючи фігури Дюрера скелетами, точно в тій же позиції оригінального друку (натисніть на малюнки щоб їх збільшити). Зараз можна побачити дивовижні відмінності в кривизні черепа, формуванні грудної клітки та пропорції тазу. Артикуляції в жіночій фігурі вільніші. Жіночий скелет створює враження, що він кругліший, інший більш кутовий і прямолінійний. Різна фізична будова тіла проявляється в різних способах ходьби: чоловіки ходять прямим способом, жінки рухаються круговим рухом стегон. Складається враження, що чоловіча фігура спрямована більше до її зовнішності, жіноча – більше до внутрішнього. Якщо хтось робить круглий, обіймаючий жест руками, торкаючись руками, ви отримуєте типовий жіночий жест споріднення, зближення, колихання (згадайте прекрасну Сикстинську Мадонну 1512 року Рафаеля, Гемельдегалері Альте Мейстера, Дрезден; зверніть увагу на обличчя, які ще не народилася, поряд з  мадонною).

2. Воля, дії

Чоловіки, як правило, більш активні та агресивні, більше живуть у руховій сфері, з вищим практичним почуттям щодо конкретних предметів. Жінки, як правило, більш пасивні, з більш високою внутрішньою активністю; вони дуже практичні щодо суб’єктивних предметів (як їжа, яка передбачає смак).

3. Почуття

Чоловіки, як правило, слідують викликам до своїх індивідуальних меж. Жінки, як правило, більш орієнтовані на соціальну та сімейну діяльність. Характерно, що останні знають, як сплять їхні діти і що вони полюбляють їсти, що взагалі дивно для чоловіків. Чоловіки, як правило, більше домінують над тими діями, які вони здійснюють на основі почуттів; вони підтримують більшу відстань до останніх.

4. Мислення

Тут можна узагальнити основні відмінності двома словами: чоловіки мають схильність до більш аналітичного мислення, жінки – до більш синтетичного. (Обговорюючи ці ідеї з моєю дружиною, вона сказала: “Бачите? Ви вже все класифікуєте!”) як і щодо почуттів, мислення чоловіків має тенденцію бути більш об’єктивним, абстрактним, символьно-формальним, підтримуючи дистанцію. Жінки схильні до суб’єктивного, інтегруючи і беручи частину думки. Чоловіки, як правило, роблять висновки дуже швидко, жінки люблять триматися довше у своїх спостереженнях.

5. Системи

У 1917 р. у своїй книзі Фон Зеленрацель (GA [Gesammtasugabe), Загальне видання] 21, 5-е видання, Дорнах 1983, стор. 150-163), “Загадки душі”, Рудольф Штайнер розширив звичайну системну класифікацію нервово-сенсорної та кровоносно-дихальної систем, додавши метаболічно-рухову систему. Ну, ми також могли б охарактеризувати гендерні відмінності, кажучи, що чоловіки схильні до неврологічної, дихальної та рухової частин; жінки до трьох інших. Насправді жінки, як правило, більше усвідомлюють свої почуття, як помічають, що одягає хтось інший, якщо в кімнаті була красива квітка і т. д. Циркуляторна система більше внутрішня, ніж дихальна система, яка постійно обмінюється з зовнішнім виглядом. Метаболічна система, настільки пов’язана з кровоносною, настільки сильна у жінок, що у них є внутрішні сили внутрішньо породжувати, підтримувати та годувати іншу істоту. Alte Mysterien und soziale Evolution (Штутгарт 1991) узагальнює всі ці відмінності, говорячи про те, що чоловіки спрямовують свої сили на зовнішній світ, а жінки – на внутрішній. Можливо, чоловіки не витримають болю від пологів …

6. Відносини до машин

Якщо ми використовуємо попередні розділи для формування образу кожної статі, можна зрозуміти, чому чоловіки набагато більше пов’язані з машинами, ніж жінки. Чоловіків цікавлять їх психічні аспекти, тобто чому і як вони працюють; жінки, як правило, більше зацікавлені в тому, щоб використовувати їх як інструменти, і їм не важливо “розуміти” їх. (Я пропоную експеримент: запитайте будь-яку групу людей, скільки чоловіків і жінок знає, як працює двигун внутрішнього згоряння – яке призначення циліндрів, свічок запалювання тощо). Чоловікам цікаво наполегливо вивчати машини, ліміти; жінки в цілому задоволені, якщо машини виконують необхідні завдання, і не виявляють цікавості досліджувати інші, більш ефективні способи виконання тих же справ. (Одного разу я спостерігав, як моя дружина робила полуничне варення; я помітив, що вона дає фруктам закипіти, поки рідина, яку вони виробляють, майже повністю не випарується. У мене одразу виникла думка, що якщо вона витягне рідину – використовуючи сито для розділення плодів – тоді вона зможе кип’ятити суміш набагато швидше, зберігаючи поживні речовини. Витягнуту рідину використовують як концентрат для соків і для додавання в йогурт.) А у нас ніколи не було справжнього полуничного варення, просто компот… [це речення було набрано моєю дружиною після того, як вона прочитала цей твір].

7. Комп’ютери

Це абстрактні машини, які постійно моделюють дуже обмежений вид символіко-логічного, математичного мислення – алгоритмічного мислення. Тож тепер можна зрозуміти, чому Newsweek сказав, що, за даними Національного наукового фонду, “Чоловіки, які отримують ступінь інформатики, перевищують жінок з 3 до 1, а розрив зростає”. Звичайно, це означає, що загальні відмінності, на які я зазначав вище, ще не перекручені. Шеррі Теркл з MIT згадується як той, що сказав про комп’ютери, що вони стали виступати за “світ без емоцій” – образ, який, здається, лякає дівчат більше, ніж хлопчиків, додає Newsweek. Очевидно, що формальне, символічне мислення не викликає емоцій, за винятком збудження від налагодження, що домінує над тією проклятою машиною, яка відмовляється виконувати те, що йому наказано робити, тощо – типові чоловічі характеристики.

У мене старий ноутбук і сучасний ноутбук. Перший з Word4 (у нього немає жорсткого диска), а другий з Word для Windows (це було написано в 1994 році). Мені набридло говорити дружині, що вона зможе робити ще багато речей, простішим та швидшим способом, якщо вона використає мій. Вона відмовляється, кажучи: “Але я настільки задоволена своїм старим комп’ютером; він робить все, що потрібно, навіщо мені використовувати іншу систему? Я не хочу всьому знову вчитися!” Вона намагалася використовувати мишу, але, як і у всіх інших, на початку були проблеми з координацією. Цього було достатньо, щоб вона довго не намагалася повторити це. Newsweek цитує Р.Андерсона, автора “Комп’ютерів в американських школах”, говорячи про те, що “Хлопчики та дівчата однаково цікавляться комп’ютерами приблизно до п’ятого класу; в цей момент використання хлопчиків значно зростає, а для дівчат крапка”. Це детальна перевірка очевидного: саме в цьому віці починають розвиватися гендерні відмінності, зазначені вище. Дівчатка взагалі розвиваються набагато швидше, ніж хлопчики. Я здогадуюсь, що ця різниця в інтересах до комп’ютерів є здоровою та відповідає “природним” відмінностям від однієї статі до іншої. Можна було б порушити цю “природну” індивідуальну еволюцію, якби змусити дівчат мати більший інтерес, а хлопчиків – менший. Ну, дозвольте тут зазначити, що я абсолютно проти використання комп’ютерів до середньої школи, в будь-якій формі, але це вже інша справа, і це об’єкти книг і паперів (див., наприклад, Комп’ютери в освіті. Edinburgh: Floris Books, 1989, стаття “Комп’ютери в освіті, чому, коли і як” та багато інших, пов’язаних з моєї домашньою сторінкою).

Newsweek згадує, що першою програмісткою була леді Ада Ловеллес, помічниця Чарльза Беббіджа, і робить такий коментар, який, за моїми спостереженнями вище, навряд чи міг би бути більш дурним: “Якби [Ада] стала моделлю для наслідування, можливо, сотні тисяч дівчат провели б підліткові роки, замкнуті у своїх спальнях, дивлячись на екрани”. На щастя, вони були мудрішими і не були!!! Продовження, Newsweek цитує Марселін Баррон, адміністратора Іллінойської математико-наукової академії, інтернатної школи для обдарованих (???) студентів. Баррон скаржиться на те, що дівчата “роблять нігті або переживають за волосся” і каже, що “У нас є такі очікування щодо молодих дівчат. Вони повинні бути чистими, вони повинні бути тихими”. Можливо, дівчата переживають за свої нігті, тому що їхні батьки та школа не викликають у них інших, більш предметних інтересів, як, наприклад, мистецька підготовка та любов до читання (обидва, очевидно, також повинні бути надані хлопцям). Але мене турбує те, що дівчата вважають, що дівчата поводяться в типовому вигляді через культурний характер впливу. На мою думку, ми тут стикаємося з “природним” розвитком, а не культурним. Очевидно, що навколишнє середовище відіграє важливу роль, але я намагався показати, що глибокі людські характеристики пов’язані з гендерними відмінностями у використанні та зацікавленості комп’ютерами. Чоловіки та дружини не повинні ставати нетерплячими зі своїм подружжям: на щастя, всі поводяться так, як слід, що стосується “природи”.

Зараз люди не є чистими «природними» істотами – ось чому я постійно використовую лапки навколо цього слова. Це означає, що людина може мати певні тенденції, але може їх подолати за власним бажанням. У цьому сенсі я хотів би сказати, що, можливо, ідеально підійде поєднання чоловічих та жіночих особливостей. Чоловіки не повинні дозволити своєму захопленню машинами і абстрактним, аналітичним мисленням домінувати над собою, годинами залишаючись зануреними у штучний, віртуальний, нереальний світ своїх комп’ютерів, іноді роблячи абсолютно безглузді речі. Я наполегливо рекомендую прочитати супровідну статтю Джорджа Хакетта в Newsweek. Приклад: “Мій текстовий процесор, наприклад, може не лише перевернути першу букву кожного абзацу вгору і зробити його червоним, він забезпечує 42 способи це робити. Я провів багато вечорів, встановлюючи макроси, які роблять такі речі, як друк мого гороскопу на спинки конвертів. Тепер є цінна особливість! “З іншого боку, жінки повинні докладати зусиль і бути цікавими для розуміння технології (лише розуміння її дає можливість поставити її в потрібне місце) і вивчати новинки, які можуть бути корисними.

Інша супровідна стаття в Newsweek – Дебора Таннен. Вона звертає увагу на те, що жінки люблять електронну пошту (хоч і піддаються жахливим посиланням на секс чоловіками – впевнено, хто зухвалий?). Очевидно, це прекрасна соціальна частина обчислень! Список електронної пошти приєднується до людей, що мають спільні інтереси, таким чином, який раніше не було можливим (нагадайте, що сприймає жіночий жест). І я думаю, що список Ethics-L роками показує, що в системах електронної пошти можна підтримувати рівень, ввічливість, повагу та добру волю. Але слід утримуватися від перетворення електронної пошти на “занадто чоловічий”, в тому сенсі, що можна залишити осторонь ввічливості (не привітання та прощання), надсилав би лише телеграфічні, надоб’єктивні тексти тощо.

Я пропоную учасникам прочитати цікаві статті Newsweek і порівняти їхній вміст з моїми міркуваннями. Як зазвичай амбітний чоловік, я сподіваюся, що вони можуть пролити трохи світла на цю тему, зробивши кілька людей більш обізнаними про “природні” гендерні відмінності, зробивши їх більш толерантними до іншої статі та приводячи до самоосвіти.

Буду вдячний за будь-яку критику та доповнення, які могли б збагатити цей доклад.


PS1 (лютий 1998 р.): Наскільки мені відомо, на жаль, електронний список Ethics-L вже давно не працює.

PS2 (вересень 2014 р.): З часу написання цього реферату, 20 років тому, за допомогою смартфонів та планшетів Інтернет та комп’ютери стали доступними в будь-який час у будь-якому місці. Близько 10% усіх користувачів Інтернету зараз захоплюються цим. Кількість дурниць, невідповідних матеріалів та обмінюваних повідомлень надзвичайно перевершує корисне використання Інтернету. Жінки більше схильні до соціальних обмінів, ніж чоловіки, а чоловіки до насильницьких відеоігор, еротизму тощо, ніж жінки. Але загалом використання комп’ютерів надзвичайно розширилось, незалежно від статі. З використанням інтуїтивно зрозумілої графіки це використання стало дуже простим, але я все ще маю враження, що гендерні відмінності продовжують грати певну роль, оскільки основні відмінності, викладені в цьому нарисі, є загальновизнаними. У будинку чи офісі з чоловіками та жінками, коли у когось є проблеми із користуванням її / його комп’ютером, взагалі до якої людини він звертається по допомогу, жінку чи чоловіка?

Як стати Переможцем

Оригінал статті: https://www.seas.upenn.edu/~andre/general/student_research_advice.html

Поради студентам, які починають дослідницьку роботу

 [ N.B: Зауваження та рекомендації, засновані на досвіді студента UROP в MIT та контролю численних студентів UROP в MIT та магістрантах та аспірантах UCB.]

Не зациклюйтеся, намагаючись зрозуміти все з самого початку

Найбільшою проблемою, з якою ви стикаєтесь на початку будь-якого нового проекту, є те, що існує величезна кількість (здавалося б, переважна) кількість речей, які потрібно знати, щоб правильно вирішити свою проблему. Хоча це явище правильне для початкового дослідника, воно також є вірним для будь-якого дослідницького проекту. Тож навчитися справлятися з цим завданням – важлива навичка, щоб стати хорошим дослідником. На відміну від цього, блокування ваших дій та прогресу в очікуванні повних знань – це шлях до невдачі.

До числа механізмів вирішення проблем які використовують переможці включають:

  • визначення пріоритетів (що мені потрібно знати найбільше)
  • читання (все, що вам доступне, і шукайте більше; але не залишайте місяців між читанням та початком написання роботи)
  • багатопотоковість (коли заблоковано один елемент або шлях, чи є інший, який я можу продуктивно використати?)
  • використання кількох можливих методів рішення (можливо, деякі мають більш простіші ніж інші)
  • бажане мислення (гаразд, припустимо, ця проблема вирішена, чи це дозволяє мені продовжувати вирішувати інші проблеми?)
  • Набундючені люди, які можуть мати частину потрібної інформації, яка вам потрібна (ви можете подумати, що вони повинні знати, що ви повинні знати, але часто вони не мають чіткого уявлення про те, що ви робите, і не знаєте; почніть з того, щоб вони дали вам вказівки на речі, якими можете скористатися, щоб допомогти собі. Проявляйте повагу до свого часу та завжди слідкуйте за ресурсами, які ви отримали, перш ніж просити особистого пояснення)
  • запропонуйте працюючі моделі – можливо, вони неправильні або відрізняються від інших, але вони дають вам щось, з чим можна працювати, і щось конкретне для обговорення та порівняння з іншими. Ви будете вдосконалювати свої моделі постійно, але добре мати на увазі щось конкретне.

Невдахи зупиняться одразу, коли вони натрапляють на щось, чого не знають, не зможуть вирішити проблему або зіткнуться з проблемою трохи з того, що вони вважають “своєю частиною” проблеми, а потім запропонують виправдання, чому вони не можуть досягти жодного прогресу .
Переможці вважають всю проблему своєю і шукають шляхи вирішення.
Невдахи переконують, що хтось чи щось винен у відсутності їх проблем.
Переможці знаходять способи прогресувати, незважаючи на ускладнення.
Невдахи знають усі причини, по яким це неможливо зробити.
Переможці знаходять спосіб це зробити.

Часто спілкуйтеся та синхронізуйте

Звичайно, коли вам доводиться створювати власні моделі, вирішувати несподівані проблеми, робити припущення тощо, обов’язково спілкуйтеся та синхронізуйте з колегами-дослідниками. У них різні моделі від вашої? Що ви можете дізнатися з моделей та припущень один одного? Дайте їм знати, що ви думаєте, де ви застрягли та як намагаєтесь подолати свої проблеми.

Розкластись

Вся проблема часто здається надзвичайною. Розкладіть його на керовані шматки (бажано, щоб кожен шматок був стабільним проміжним). Розберіться з кожним шматком індивідуально. Розділяй і володарюй.

Це може здатися очевидним, але це працює. Я перетворив численні проблеми, які виявились «страхітливими» в обсязі, у багато 1-денних або дводенних задач, а потім вирішив кожну хорошу, яка містила 1–2 денні задачі. Як я зрозумів більше, виникали нові проблеми та завдання, але їх усіх можна було розбити, щоб відкусити шматки розміру, які вирішувались б одна за одною.

Будьте організовані

Особливо в комп’ютерних системах найбільшим обмеженням нашої здатності перемагати проблеми є складність. Вам потрібно постійно працювати над структурою проблеми та своїм розумінням її, щоб вирішити притаманну їй складність. Уважно стежте за тим, що ви зробили і що вам потрібно зробити. Складіть списки; Запишіть їх; не покладайтеся на свою пам’ять (або ще гірше на пам’ять вашого керівника), щоб вмістити всі необхідні вам речі та всі проміжні проблеми, які вам потрібно вирішити.

Розкладіть за пріоритетністю

Робіть пріоритети у своїх зусиллях і перевіряйте пріоритети у свого керівника. Загальним явищем є те, що ваш керівник попросить вас зробити A, забуде про це, а потім попросить вас зробити B, перш ніж ви встигнете закінчити A. Якщо ви не впевнені, чи матє B пріоритет над A, обов’язково запитайте. Іноді так буде, але частіше це не стається, і ваш керівник буде радий, що ви нагадали йому, що ви зайняті вирішенням А. Слідкуйте за B, і коли ви закінчите A, перевірте, чи має сенс займатися B.

Зрозумійте, що ваш керівник зайнятий

Ваш професор або аспірант керівник зайнятий. Він найняв вас, щоб допомогти йому досягти більшого досягнення, ніж він міг самостійно. Ваша найбільша користь для нього – це коли ти можеш самостійно рухатись та мотивуватись.

Не сподівайтеся, що ваш керівник вирішить усі ваші проблеми. З’ясуйте, що він думав, і запропонуйте почати та працювати звідти. Але усвідомлюйте, що може наступити час, коли ви вкладете в щось більш якісну думку, ніж він (і це буде траплятися все частіше з вами, коли ви почнете працювати над роботою). Отже, коли ви думаєте, що бачите чи знаєте кращий спосіб вирішити проблему, підведіть її. В ідеальному сценарії саме це має відбутися. Ваш керівник дає вам насіння та деякі вказівки, а потім переходить до роздумів про інші проблеми. Ви зосереджено приділяєте свою проблему і в кінцевому підсумку повертаєтеся з більшим знанням і розумінням у своїй проблемі, ніж ваш керівник.

В якості керівника, я працюю в двох режимах:

  1. Поки студент не продемонстрував, що він глибше задумався над проблемою, ніж я, я наполегливо виступаю за те, щоб він почав все по-своєму.
  2. Після того, як студент глибоко вивчив проблему, ми можемо обговорити її як однолітків, і, як правило, студент стає експертом з цієї проблеми, і я можу запропонувати загальну пораду зі свого досвіду.

Поставити

Після реєстрації вам доведеться продемонструвати. Але вам не доведеться одразу показувати остаточне рішення. Це, власне, помилка багатьох людей та дослідницьких проектів.

Невдахи продовжують обіцяти велике діло в майбутньому, але зараз нічого не показують.
Переможці можуть показувати працездатні/корисні результати на шляху до рішення. Ці деталі можуть включати:

  • рішення спрощених моделей
  • частини потоку
  • проміжну продукцію/дані
  • вимірювання проблемних характеристик
  • стабільні проміжні продукти (див. нижче)

Продемонструйте прогрес. Це дозволяє вашому керівнику запропонувати ранній зворотній зв’язок і допомогти вам розставити пріоритет у своїй увазі  це часто допоможе вам обом вносити корективи в середній курс, збільшуючи ймовірність, що в кінцевому підсумку ви отримаєте цікаві результати. Вимоги та розуміння незмінно розвиваються (пам’ятайте, що ключовим завданням на початку є неповне знання). Зміни та перенаправлення є нормальними, очікуваними та здоровими (оскільки зазвичай це результат більших знань та розуміння). Інкрементальна модель є надійною і підготовлена ​​для цієї адаптації, тоді як монолітна (відразу) модель є крихкою і часто призводить до рішень, які не вирішують реальної проблеми.

Поступово розширюйте свої рішення (особливо програмні). У нових главах, що з’являються в 20-літньому ювілейному виданні «Mythical Man Month», Брукс визначає поступовий розвиток та прогресивне вдосконалення мети як одну з найкращих, нових методик, які він оцінив з моменту створення оригіналу MMM . З власного досвіду я цілком з цим погоджуюся, і це дуже позитивно впливає на моральний дух (ваш, вашого колективу, вашого керівника).

Будьте націлені на стабільні проміжні точки

Шукайте стабільні проміжні точки на вашому інкрементальному шляху до вирішення якоїсь проблеми.

  • моменти, коли якась чітка частина проблеми була вирішена (має приємний інтерфейс до цієї проблеми, дає результати на цьому етапі)
  • речі, на які можна опиратись
  • речі, які ви можете розкрутити
  • речі, якими ви можете поділитися з членами команди (дозвольте їм допомогти)
  • точки виконання

Не перетворюйте непотрібні проблеми (підзадачі) на дослідницькі проблеми.

Часто ви натрапляєте на підзадачу, не маючи єдиного, очевидно, правильного рішення. Якщо вирішення цієї частини є ключовим для загальних цілей, можливо, потрібно буде приділити час вивченню та вирішенню цієї підпроблеми краще, ніж це колись вирішувалося. Однак для більшості підпроблем це не так. Ви хочете залишатись зосередженими на загальних цілях проекту і придумати «адекватне» рішення цієї проблеми. Загалом, спробуйте зробити очевидну чи просту річ, яку можна зробити доцільно. Запишіть можливі слабкі місця та альтернативи, які ви могли б вивчити, якщо ці слабкості виявляться обмежуючими. Потім, якщо це стає вузьким місцем або слабкою ланкою в ланцюжку рішення, ви можете переглянути його та ваші альтернативи та вкласти більше зусиль, вивчаючи їх.

Навчіться вирішувати власні проблеми

Взагалі в житті не завжди буде до кого звернутися, щоб отримати всі відповіді. Життєво важливо навчитися вирішувати всілякі проблеми, з якими ви можете зіткнутися. Використовуйте ваших керівників як опору тільки для того, щоб розпочати роботу. Слідкуйте за ними і дізнаєтесь не лише відповіді, які вони допомагають вам знайти, але і те, як вони знаходять відповіді, які ви не змогли отримати самостійно. Прагніть до незалежності. Вивчіть методи та здобудьте впевненість у власній здатності вирішувати проблеми вже зараз.

Головоломка Триміно

Оригінал доступний на nstarr.people.amherst.edu

Про головоломку – фізичну та віртуальну

v-21 puzzle

Базова головоломка складається з: 21 прямокутної фігури («плитки») вказаного виду, що складається з трьох квадратів, однієї додаткової одинарної квадратної плитки та площини з сіткою 8×8 квадратів, в яких такий же розмір, що і в квадратних плиток. У загальній складності плитки займають 3×21+1=63+1=64 квадрата – стільки ж, скільки на шахівниці. Надалі ми будемо називати ці кутові фрагменти Триміно, як найпростіший з декількох назв, використовуваних для них, серед яких є «L-триміно», «L-триміно» і «V-триміно».

Щоб зіграти в фізичну версію цієї головоломки – використовуючи 21 справжню плитку Триміно, одну квадратну деталь і основу, схожу на шахову дошку розміром 8×8 – для початку помістіть єдину квадратну плитку в будь-яку з 64 квадратних осередків на поле. Потім заповніть решту 63 осередків використовуючи Триміно так, щоб не вийшло перекриття або незаповненого осередку. Таке рішення головоломки називається мозаїчним облицюванням квадрата 8×8. Як варіант, почніть з послідовного розміщення триміно на полі шахівниці (кожна така плитка займає лише три квадрата сітки), а коли всі 21 розташовані, помістіть одиничну квадратну плитку в ту клітинку, яка залишилася доступною.

Ось передісторія комерційної версії цієї головоломки, проданої Kadon Enterprises. На щорічних зборах Математичної асоціації Америки в січні 2000 року Артур Бенджамін отримав премію Haimo за видатне викладання в коледжі. У своїй вдячній промові він накидав своє улюблене доказ по методу індукції. Дана аргументація гарантує, що квадрат 2n×2n клітин (тобто універсальна розграфлена дошка з квадратами в кількості 2n по кожній стороні) один зайнятий осередок завжди може бути викладений плитками триміно. Через три роки після того, як я почув коментарі Бенджаміна, я давав лекцію по індукції і згадав його улюблений доказ. На додаток до моїх підготовленим прикладів я навів цей класичний аргумент через Соломона Голомба. Порахувавши, що реально існуюча головоломка такого роду додасть справжності і зможе викликати інтерес до методу індукції, я відправив листа Kadon, провідному виробнику головоломок, щоб дізнатися, чи є у них що-небудь, що я можу купити. У них такого не було, тому я запитав, чи зроблять вони кілька згідно заданим мною характеристикам. Ряд електронних листів в листуванні з Кейт Джонс, президентом Kadon, привела до головоломки, подібної до тієї, що зображена зліва вгорі. Вона запропонувала використовувати кілька різних кольорів для плиток триміно, що зробило цю головоломку більш цікавою, ніж я припускав. Я зробив вибір на користь більш напівпрозорих плиток холодних відтінків, а не квітчастих непрозорих, і вважав за краще для триміно синій, колір морської хвилі і аметистовий. 

Кейт запитала, дозволю я Kadon додати головоломку до безлічі предметів, які вони продають, і я охоче погодився – мені потрібні були тільки кілька штук для мого особистого користування. На мій подив, вона заявила, що я буду отримувати авторські відрахування. Це ніколи не було моєю метою, і всі мої авторські відрахування пожертвувано Коледжу Амхерста і Математичній асоціації Америки

Kadon випустив головоломку під назвою «Vee-21»; див. за посиланням www.gamepuzzles.com/polycub2.htm#V21. Ця комерційна версія, в трьох яскравих, напівпрозорих акрилових кольорах, йде з брошурою на сорок сторінок, що пропонує безліч доповнень до основної загадки. Кейт внесла в головоломку деякі доповнення, кілька стратегічних ігор, розрахованих на двох чоловік і запропонувала вимоги до поділу елементів за кольором для мощення мозаїкою з першої спроби. Вона також відкрила естетичні варіанти в створенні симетричних візерунків. Кейт запросила Оріеля Максиме для вирішення деяких з його лабіринтоподібних завдань, пов’язаних з покриттям плитками триміно; також в брошуру включені різноманітні прямокутні шаблони зі стратегічно обраними лініями решіток, із затемненими осередками, для вказівки рамок, де можна розміщувати триміно.

Тут представлені дві інтерактивні комп’ютерні головоломки. Головоломка 8 на 8 була розроблена двома моїми студентами, в той час як колега по кафедрі розробив головоломку M-by-N. Головоломка M-by-N (відтворюється в більшості систем, але може повільно завантажуватися) трохи більш гнучка, що дозволяє вибирати будь-яку кількість рядків і стовпців від 2 до 32 включно. У головоломки 8 на 8 (найкраще працює на ПК з Internet Explorer) є інша дія миші, а також вона ефективно обмежена трьома кольорами триміно. Напрямки дані з кожним. І онлайн-версії, і версії Kadon володіють надзвичайним ступенем привабливості і інтригують як чотирьохліток, так і маститих любителів головоломок.

Історія

Доказ того, що при будь-якому натуральному числі n квадрат 2n×2n з одного зайнятого осередку («некомплектним» квадратом) завжди може бути викладений плитками триміно, належить Соломону Голомбу. Він опублікував його в своїй статті 1954 року [9] в American Mathematical Monthly. Як зазначалося вище, головоломка була створена для наочної ілюстрації аргументу Голомба про некомплектний квадрат, яким була укомплектована головоломка 2n×2n. Та ж його стаття ввела в обіг термін триміно і його узагальнений варіант – поліоміно. Поліоміно – це зв’язкова структура з ідентичних квадратів, що володіє такою властивістю, що будь-які два квадрата або не торкаються один одного, або стикаються по всій довжині загального ребра. Єдино можливі дві форми триміно – це три квадрата поспіль і L-образна форма даної головоломки, і тут мається на увазі виключно друга форма «триміно». 

Доказ Голомба є першокласним прикладом математичної індукції. Крім очевидної простоти аргументації, це рідкісний випадок нечислового застосування методу. Він відрізняється від прикладів і вправ, що часто зустрічаються в інтерпретаціях індукції (наведених в підручниках), які зазвичай складаються з безлічі формул для кінцевих сум, нерівностей тощо. Перша поява доказу в масовому виданні – це Recreational Mathematics Magazine (RMM) Джозефа Мадачі, де Голомб включив його в першу з чотирьох статей про поліоміно, опублікованих в RMM [10]. У доленосній статті Мартіна Гарднера, опублікованій в травні 1957 року в журналі Scientific American, в якій поліоміно були представлені для широкої публіки, він зазначив, що «дошка з одним квадратом, пропущеним в будь-якій точці, може бути покрита 21 правильними триміно» [6, с. 154]. У своїй першій книзі, що складається з колонок, опублікованих в Mathematical Games, Гарднер пояснив, що «геніальна аргументація індукції демонструє, що 21 правильне триміно і одне мономіно покриють дошку 8 на 8 незалежно від того, де розміщено мономіно» [8, с. 126]. 

Аргументація викладання для некомплектних шахових дощок за допомогою триміно, а також загальна теорема 2n×2n після статей в Monthly і RMM з’явилися в ряді книг. Це було пояснено в класичних «Поліоміно» Голомба [11, 1965, с. 21-22] і в другому виданні даної книги [11, 1994, с. 5]. Друге видання містить багату історію і великий огляд цієї інтригуючої теми, і наповнене ілюстраціями і головоломками. Його 22 сторінки з посиланнями на книги і статті є додатковим бонусом. Іменний покажчик включає 81 людину, чимало з яких згадані в тексті книги більш ніж один раз. Багато з них будуть розкриті палкими шанувальниками ігр та математиками-любителями, а також професіоналами в будь-якій області. Опис книги дано в огляді [17] Джорджа Мартіна. У 1976 році Росс Хонсбергер дав зрозуміле і докладне застосування аргументації Голомба для шахової дошки в своїх «Математичних скарбах II» [13, с. 61]. Основна ідея доказу згадується також в книзі Джорджа Е. Мартіна, присвяченій мозаїкам поліоміно [16, с. 27-28]. Рецензія Девіда Сінгмастера [22] на цю останню книгу особливо цікава, тому що вона дає чудовий нарис предмета і його історії. 

Ця тема також стає все більш звичайною частиною в підручниках і задачниках. Наприклад, вона з’являється в підручниках з дискретної математики Сюзанни Епп [5, с. 234], Річарда Джонсонбо (який згадує тримінові прямокутники як такі, що з’являються в VLSI моделях) [14, с. 58-59] і Кеннет Розен [20, с. 247-8]. Створення мозаїк за допомогою Триміно розглядається також в книзі Деніела Веллемана про побудову доказів [26, с. 271-275] і задачниках Джона П. Д’Анджело і Дугласа Б. Веста [1, с. 75], а також Іржі Германа, Радана Кучери і Яромера Жімжі [12, с. 271]. Найбільш яскравою ілюстрацією аргументації Голомба є додатковий «доказ без слів» Роджера Нельсена, наведений у другій частині книги з такою ж назвою [19, с. 123]. 

Дана область розважальної математики отримала вигоду від безперервного потоку досліджень і запропонованих проблем. У 1985 і 1986 роках І-Пінг Чу і Річард Джонсонбо вивчали питання про викладанні мозаїкою некомплектних n×n полів (де n більше не повинно бути в другому ступені) і, в більш широкому сенсі, про некомплектні і комплектні прямокутні поля [3, 4 ]. Книга Джорджа Мартіна включала в себе цілий розділ, присвячений викладання мозаїки за допомогою триміно [16, с. 23-37]. Питання колористики щодо плиток триміно розглядаються Ілварсом Мізніксом, який визнає, що сторінка Kadon з вибором кольору для Vee-21 надихнула його на дослідження [18]. Стаття Дж. Маршалла Еша і Соломона Голомба про мощення триміно некомплектних прямокутників, опублікована в 2004 році, містить кілька нових і базових результатів, один з яких відповідає на давнє питання Чу і Джонсонбо. Еш і Голомб завершують статтю відкритим питанням щодо 2-некомплектних прямокутників (прямокутників, де вилучені дві клітини).

Інтернет – хороше джерело в плані демонстрації та інформації про створення мозаїк. Наприклад, пошук по «tromino» і «tiling» призводить до появи аплетів, таких як аплети Олександра Богомольного https://www.cut-the-knot.org/Curriculum/Games/TrominoPuzzle.shtml і Крістофера Мавата http://www.utc.edu/Faculty/Christopher-Mawata/trominos/, що демонструють пазли Троміно декількох розмірів. 

Варіації

Ось деякі розширення головоломки триміно, які читачі можуть розглянути. Перше було запропоновано моїм братом Раймондом (Пітом), який запитав, як можна розташувати триміно в сітці 8×8 таким чином, щоб максимізувати число вільних квадратів. Це може бути розглянуто більш докладно: один спосіб передбачає, що плитки і сітка розташовані таким чином, щоб залишатися на місці, а альтернативний спосіб може дозволити плиткам ковзати так, щоб дозволити втиснути якомога більше плиток (завжди в межах ліній сітки). Піт був не в курсі, що версія з фіксованим розташуванням є варіацією головоломки з розміщенням пентаміно, яка належить Голомбу і описана Гарднером [7, с. 128], [8, с. 133]. Голомб застосував цю головоломку для гри пентаміно, розраховану на двох осіб [7, с. 128] і [8, с. 133-135], правила якої можуть бути застосовані і до головоломки триміно. Девід Кларнер розповів про гру пентаміно для двох – Pan-Kāi (розробленої Алексом Рендольфом і опублікованої в 1961 році силами Phillips Publishers), – яка містила наступне обмеження: «Найважливіше правило полягає в тому, що заборонено розміщувати плитку всередині закритої області дошки, якщо незайнятими залишаються менше 5 осередків, за винятком того випадку, коли в результаті ходу ділянка повністю закривається [15, с. 8] (для більш додаткової інформації про Рендолфа і Pan-Kāi см. [21, стр. 75]). 

Ще один напрямок – тривимірний. Розглянемо куб з довжиною сторони 2n, що містить 23n елементарних осередків, одна з яких зайнята (одинична дірка). Чи можуть інші осередки бути заповнені тривимірними триміно (три куба в формі букви L, два з яких зустрічаються з третім на двох суміжних гранях останнього)? Необхідна умова 2n = 3k + 1 виявляється достатнім в тій же мірі [23, Глава 6: Тривимірна мозаїка Триміно Нортона Старра], [24, с. 72-87], [25]. У випадку з кубом 4×4×4 виникають деякі незначні труднощі, які можуть розважити юних любителів головоломок.

Простіші завдання цілком очевидні і були розглянуті багатьма іншими. Наприклад, чи можна викласти триміно квадратні масиви 3×3 та 6×6? Чи можна викласти триміно некомплектне поле в 5×5 або 7×7 квадратів? Ці останні дві головоломки є більш складними, ніж випадки з повними 3×3, 6×6 і некомплектним 8×8. Далі читачі можуть розглянути створення мозаїки з різних прямокутних масивів – див. посилання, зазначені нижче. При використанні версії з більш ніж одним кольором триміно, такий, як Vee-21 від Kadon, враховуйте різні колірні обмеження. Наприклад, спробуйте розташувати плитки так, щоб дві плитки одного кольору ніколи не мали загальну грань. І навпаки, спробуйте згрупувати як можна більше плиток одного кольору. При створенні патернів обох зазначених типів розміщення спробуйте зробити так, щоб мозаїка виглядала симетрично щодо діагоналі або ж відносно горизонтальної або вертикальної лінії. Існує безліч можливостей для веселощів і відкриттів. Прямокутники різних розмірів можна вивчити, клікнувши на головоломку M-by-N. Для експериментів з кольоровими схемами найкраще підійде головоломка Kadon.

Посилання:

1. Дж. П. Д’Анджело і Д. Б. Уест, Математичне мислення: Рішення задач і докази, друге видання, Prentice Hall, Аппер-сідло-Рівер, Нью-Джерсі, 2000.

2. Дж. М. Еш і С. В. Голомб, Черепиця дефектних прямокутників з триміно, Math. Mag., 77 (2004), ст. 46-55. (Доступно тут – math.depaul.edu/~mash/TileRec3b.pdf)

3. І. П. Чу і Р. Джонсонбо, Викладання некомплектних полів за допомогою триміно, Math. Mag, 59 (1986), ст. 34-40.

4. І. П. Чу і Р. Джонсонбо, Викладання полів за допомогою Триміно, J. Recreational Math., 18 (1985-86), ст. 188-193.

5. С. С. Епп, Дискретна математика з додатками, Третє видання, Томсон, Белмонт, Каліфорнія, 2004.

6. М. Гарднер, Про вражаючу схожість між Ікосіаном і Ханойською вежою, Scientific American, 196, (травень 1957), ст. 150-156. Ця колонка була спочатку присвячена схемам Гамільтона, але закінчується розділом про проблеми при викладанні мозаїкою шахівниці: Гарднер заявляє, що проблема шахівниці/доміно в лютневій колонці «спонукала Октава Левеншпіля з Бакнельского університету звернути мою увагу на чудову статтю С. В. Голомба в American Mathematical Monthly за грудень 1954 року».

7. М. Гарднер, «Більше про складні доміно плюс відповіді на головоломки минулого місяця», Scientific American, 197 (грудень 1957), ст. 126-140. Ця колонка «Математичних ігор» починається з повідомлення про вибуховий вплив короткого звіту травневої колонки про роботу Голомба [6]: «За рік, що минув після відкриття цієї кафедри, він отримав більше листів про одне з математичних відтворень, ніж будь-яке інше … завдання “пентаміно” … Сотні кореспондентів прислали найрізноманітніші рішення. Багато засвідчили про дивне захоплення цим завданням».

8. М. Гарднер, Американська наукова книга математичних головоломок і веселощів, Simon and Schuster, Нью-Йорк, 1959. (Передруковано і оновлено як Гексафлексагон та інші математичні розваги, University of Chicago Press, 1988) [Розділ 13 цього першого збірника подібного роду об’єднує матеріал по створенню мозаїки [6] і [7] і називається «Поліоміно»].

9. С. В. Голомб, «Шахові дошки і поліоміно», Amer. Math. Monthly, 61 (1954), ст. 675-682.

10. С. В. Голомб, «Загальна теорія поліоміно. Частина I – Доміно, пентаміно і шахівниця », Recreational Math. Mag., Випуск № 4 (серпень 1961 року) ст. 3-12.

11. С. В. Голомб, Поліміно, Scribner’s, Нью-Йорк, 1965. (Друге видання: Поліоміно, головоломки, схеми, питання і укладання, Princeton University Press, Прінстон, 1994).

12. І. Герман, Р. Кучера і Я. Жимжа. Підрахунки і конфігурації: проблеми комбінаторики, арифметики і геометрії (Карл Ділчер, перекладач), Springer-Verlag, Нью-Йорк, 2003.

13. Р. Хонсбергер, Математичні скарби II, Математична асоціація Америки, Вашингтон, округ Колумбія, 1976.

14. Р. Джонсонбо, Дискретна математика, шосте видання, Pearson Prentice Hall, Аппер-Седл-Рівер, Нью-Джерсі, 2005.

15. Д. Кларнер, Головоломка зі збиранням коробки. Численні замітки, Університет Ватерлоо, Онтаріо, 1973-74; 42 сторінки + титульний лист (частково вони підсумовані у Хонсбергера в 8 Розділі [13]).

16. Дж. Е. Мартін, Поліоміно, Керівництво по головоломкам і питанням по збірці, Математична асоціація Америки, Вашингтон, округ Колумбія, 1991.

17. Дж. Е. Мартін, огляд Поліоміно С. Голомба (видання 1994 року) Mathematical Reviews, MR1291821 (95k: 00006), 1995.

18. І. Мізнікс, Комп’ютерний аналіз триколірного завдання для V-подібних форм», Acta Societatis Mathematicae Latviensis, Тези 5-ї Латвійської математичної конференції, 6-7 квітня 2004 року, Даугавпілс, Латвія. (Доступно за посиланням http://www.de.dau.lv/matematika/lmb5/tezes/Mizniks.pdf)

19. Р. Б. Нельсен, Докази без слів II, Більше вправ в візуальному мисленні,  Математична асоціація Америки, Вашингтон, округ Колумбія, 2000.

20. К. Х. Розен, Дискретна математика та її застосування, видання п’яте, McGraw-Hill, Нью-Йорк, 2003. (З’явиться як приклад №13, в розділі 4.1, в шостому виданні, 2007 р.)

21. Дж. М. Сільва (ред.) Колоквіум I по цікавій математиці (Праці конференцій, 29 квітня – 2 травня 2009 року, Університет Евора), Associação Ludus, Лісабон, 2010.

22. Д. Сінгмастер, Огляд Поліоміно Г. Е. Мартіна, Mathematical Reviews, MR1140005 (93d: 00006), 1993.

23. А. Сойфер, Геометричні етюди в комбінаторній математиці, видання друге, Springer, Нью-Йорк, 2010.

24. Н. Старр, Збірка некомплектних кубів з довжиною сторони 2n за допомогою триміно, Geombinatorics XVIII (2) (2008), ст. 72-87.

25. Н. Старр, Збірка некомплектних кубів з довжиною сторони будь-якого розміру за допомогою триміно, http://arxiv.org/abs/0806.0524, 3 червня 2008 року.

26. Д. Дж. Веллеман, Як це довести: структурований підхід, видання друге, Cambridge University Press, Нью-Йорк, 2006.

HOWTO: Підрахунок крапель (та знаходження їх властивостей) у MATLAB

Оригінал доступний на atmos.uw.edu

Оновлено (21.10.2019)

MATLAB надає функцію bwconncomp, яка замінює функцію bwlabel і узагальнює її для більш ніж двох вимірів. Я переглянув наведений нижче код, щоб використовувати bwconncomp замість bwlabel.

Історія

Я написав сценарій для підрахунку крапель або плям опадів, використовуючи прив’язані до сітки дані радіолокаційної відбивної здатності. Сценарій також розраховував властивості цих крапель, включаючи область та орієнтацію. Я був мотивований зробити це, тому що подібні речі іноді робилися вручну, як, наприклад, у Характеристиках тропічної конвекції над океаном біля Кваджалейна, як в Cetrone і Hoze 2006, і я вирішив, що автоматизація цього процесу була б корисною. Сценарій використовували Кріс Холдер та Сандра Ютер з NCSU для дослідження мезомасштабних характеристик тропічних океанічних опадів під час Кельвіна та змішаних подій хвилі Россбі-гравітації. Кріс також вніс поліпшення і знайшов пару помилок.

Однак, розбираючи сценарій, щоб розмістити його на цьому веб-сайті, я виявив, що він відтворює функціональні можливості, які вже існують на панелі інструментів обробки зображень MATLAB. Щоб уникнути дублювання зусиль, я не надаю сюди сценарій. Переважно, я включаю нижче HOWTO, який описує, як використовувати вбудовані функції MATLAB для підрахунку крапель та обчислення їх властивостей.

Підрахунок крапель HOWTO для MATLAB

Якщо у вас є матриця R з радіолокаційним відбиттям і ви хочете знайти об’єкти з відбивними показниками, більшими за TOL, визначте нову матрицю RL з тією, де R> TOL і нулями в інших місцях. Зауважте, що матриця може вміщувати що завгодно, а не лише радіолокаційні відбиття. Потрібно лише, щоб дискретні вставки можна було ідентифікувати за допомогою порогового значення, що застосовується до значень матриці R.

>> RL = zeros(size(R));

>> RL(find(R>TOL)) = 1;

Далі викликайте функцію MATLAB bwconncomp, яка повертає структуру, що ідентифікує та призначає індекс кожному суміжному об’єкту з RL==1. Слід зазначити, що другий аргумент bwconncomp – чотири, якщо області з’єднані через краї, вісім, якщо вони з’єднані через краї та кути.

>> RLL = bwconncomp (RL, 4);

Зверніть увагу, що найбільшим елементом RLL є кількість об’єктів. Властивості кожної з цих областей можна обчислити за допомогою regionprops. Наприклад, щоб отримати центроїди та області різних об’єктів:

>> stats = regionprops (RLL, ‘Centroid’, ‘Area’);

stats – вектор, довжина якого – кількість об’єктів. Кожен елемент у векторі – це структура, яка зберігає властивості об’єктів. Структури MATLAB – корисний спосіб збору даних, що стосуються одного об’єкта. Ось, наприклад, до властивостей четвертого об’єкта можна отримати наступний доступ:

>> stats(4).Area

>> stats(4).Centroid

Функція MATLAB regionprops може обчислити багато різних властивостей крапель. Сторінка довідки за вказаним вище посиланням містить повний список. Список крапель з площею та центроїдом кожної краплі можна роздрукувати так:

>> для n = 1:length(stats)

>> disp(sprintf(‘Blob number = %d, Area = %g, Centroid = (%g, %g)’,…

>> n,stats(n).Area,stats(n).Centroid))

>> end

 Приклад сценарію

bwconncomp_example.m – зразок сценарію, який підраховує кількість виправлень, де R>0, коли R обчислюється як сума кількох гауссових опуклостей, а середнє значення R віднімається.

Порівняння тепловіддачі за допомогою конвекції та провідності

Оригінал доступний на atmos.washington.edu

Дейл Дурран і Яга Берес

Мета:

Порівняти два способи передачі тепла в атмосфері: конвекцію та провідність

Обладнання:

Дві високі циліндричні склянки, вода, харчові барвники, 2 контейнери для змішування, короткий шматок металевого ланцюжка.

Завчасна підготовка:

Металевий ланцюжок поміщається в одну ємність для змішування. Згодом обидва контейнери для змішування заповнюються рівною кількістю води, пофарбованою харчовим барвником, і розміщуються в морозильну камеру до замерзання води.

Методика проведення:

1) Дві високі склянки, A і B, наповнені гарячою водою (3/4 повної).

2) Кубики льоду виймаються з контейнерів для змішування і обережно поміщаються у високі склянки: Лід з ланцюжком у Склянку A; лід без ланцюжка в Склянку B.

Що сталося?

 Стакан АСтакан В
Відразу:Лід без ланцюжка плаває на поверхні Склянки BЛід з ланцюжком опускається на дно Склянки А 
Через кілька хвилин:У Склянці A холодна кольорова вода залишається на дні склянки, а гаряча прозора вода залишається на поверхніУ Склянці B фарбована вода з льодом швидко починає танути, і тепла вода з дна склянки підіймається, щоб замінити її
Через 30 хвилин:Лід все ще значною мірою не розтанув на дні Склянки А. Над поверхнею льоду є невеликий шар кольорової води. Вище цього рівня вода прозора і набагато тепліша, ніж лід (при температурі, досить близькій до початкової температури)У Склянці B весь лід розтанув, і вся вода в склянці однакової температури та кольору

Пояснення:

Тепла вода більш плавуча, ніж холодна. Оскільки тепла вода знаходиться під льодом з холодною водою в Склянці B, то тепла вода підіймається, тоді як холодна вода опускається. Це конвекція в дії!

З іншого боку, у Склянці A тепла плавуча вода покриває холодний лід. Це дуже стабільне розміщення, і конвекція не відбувається. Передача тепла в цьому випадку відбувається лише шляхом провідності.

Висновок:

У рідинах, таких як вода та повітря, конвекція є набагато ефективнішим способом передачі тепла, ніж провідність. Ця різниця в ефективності призвела до різкої різниці у часі, необхідному для розтоплення льоду. Хоча провідність працювала в обох випадках, вона передавала набагато менше тепла, ніж конвекція.

Пов’язані посилання:

YouTube Video

Моделі для людської слізної плівки

Оригінал доступний на math.udel.edu

Група дослідників слізних плівок

http://www.math.udel.edu/~braun/Eyes/GroupShot2016b.JPG

Це була група влітку 2016 року. 

Зліва направо, задній ряд: Річ, Спенсер, Кевін. 

Зліва направо, передній ряд: Кріс, Джером, Емі, Майк.

Не зображені на фотографії: Тобі Дрісколл, Крістіан Кетелаар, Джавед Сіддік, Тоні Мастроберардіно.

Члени штату Делавер

Річард Браун, факультет.

Тобін Дрісколл, факультет.

Майкл Стапф, аспірант літньої програми 2012 року Unidel та нинішній аспірант.

Лан Чжун, аспірант AY 2014-15, по теперішній час.

Кевін Ейтон, аспірант, починаючи з літа 2016 року.

Райана Лук, аспірант на літо 2017 року.

Співробітники

Керолін Беглі, Університет Індіани

П. Евен Кінг-Сміт, Університет штату Огайо

Вільям Хеншоу, Політехнічний інститут Ренсселера

Кара Макі, Рочестерський технологічний інститут

Джавед Сіддіке, Державний університет Пенсильванії в Йорку

Тоні Мастроберардіно, Державний університет Пенсильванії в Ері

Ранганатан Уша, IIT Мадрас, Індія (відвідав 07-08 в УД) 

Крістіан Кетелаар, Універсідад Франсіско Маррокін, Гватемала 

Джеффрі Макфадден, NIST

Даніель Андерсон, університет Джорджа Мейсона

Нещодавній прогресс

Вступні відео

Натхнені конкурсом «Теза АРВО у трьох» у 2015 році, наші студенти підготували короткі відео про свої проекти для неекспертів.

Новий! Журнал моделювання в офтальмології!

Новий журнал, присвячений перетину офтальмології та математичного моделювання, опублікував свій перший номер! Редакторами-засновниками є доктор Алон Харріс (офтальмологія) та Джованна Гвідобоні (математика), обидва з IUPUI; Доктор Браун є в редакції.

Гра Синіх Скель 2015 року

C:\Users\саша\Desktop\GroupWithRocky2015.jpg

Позуючи з Роккі Блувінклом, талісман Синіх Скель.

Більше статей про слізну плівку

Окрім доповіді «Про прогрес дослідження сітківки та очей» (див. нижче), цього року з’явилося ще кілька робіт.

  • “Динаміка слізних плівок з випаровуванням, осмолярністю та рухом поверхнево-активної речовини”, Дж. Сіддіке та Р. Дж. Браун, додаток. Математика. Моделювання, 39: 255-269, 2015; doi.
  • Вплив посилення стимуляції очної поверхні на миготливу і слізну секрецію”, Зівей Ву, К. Г. Беглі, Н. Порт, А. Бредлі, Р. Дж. Браун і P.E Кінг-Сміт, Інвест. Офтальмологічний Вісник Наук, 56: 4211-4220, 2015; doi.
  • Розраховано слізну плівку і Осмолярну Динаміку на домені у формі очей», Лонгфей Лі, Р.Й. Браун, T.A Дрісколл, В.Д. Геншов, Д.В. Бенкс і П.Е. Кінг-Сміт, Мат. Мед. Біол., 2015, doi.

Постійна співпраця

Наша група співпрацює з групою Керолін Беглі в школі оптикометрії університету Індіани. Вони використовують декілька методів для зображення слізної плівки і готові поділитися чудовими даними і з нами. Стаття з оглядом нижче – це наше найбільше спільне зусилля на сьогоднішній день. Ця співпраця фінансується за рахунок Керлінського гранту NIH від Національного очного інституту.

Огляд статті про слізну плівку – орієнтована на очну поверхню

Стаття з оглядом про слізні плівки, яка містить багато нових результатів, з’явилася в статті «Прогрес дослідження сітківки та очей», журнал, який пропонує лише запрошення, на початку 2015 року. «Динаміка та функція слізної плівки щодо циклу моргання» наразі доступна в Інтернеті за адресою: на сайті журналу.

Деякі статті про розрив сліз і зображення

  • “Динаміка розриву плівки з випаровуванням, змочуванням та залежною від часу межею потоку в області очей”, Лонгфей Лі, Р.Й. Браун, К.Л. Макі, WD В.Д. Геншов, П.Е. Кінг-Сміт, Фізика рідин 26, 052101 (2014) ; doi 
  • “Модель для стоншення сльозової плівки осмолярністю та флуоресцеїном”, Р.Й. Браун, Н.Р. Гевек, К. Г. Беглі, П.Е. Кінг-Сміт та Дж. Сіддіке, Інвест. Офтальмол. Віс. Наук. 55, 1133-1142, 201; doi 
  • «Нестабільність слізної плівки, що викликається випаровуванням», К.К. Пенг, К. Кератані, Р.Й. Браун та К.Й. Радк, «Досягнення в галузі колоїдної та інтерфейсної науки» 206, 250-264, 2014; doi 
  • “Розрив та структура сльозотехнічної плівки, що вивчається одночасним відеозаписом флуоресценції та сльозної плівки ліпідного шару”,” П.Е. Кінг-Сміт, К.С. Реутер, Р.Й. Браун, Й.Й. Ніколс та K.K Ніколс, Інвест. Офтальмол. Віс. Наук. 54, 4900-09, 2013;  doi
  • “Зображення та розрив слізних плівок, що аналізуються за допомогою флуоресцентного гартування”, П.Е. Кінг-Сміт, П. Рамамурсі, Р.Й. Браун та Й.Й. Ніколс. Інвест. Офтальмол. Віс. Наук. 54, 6003-11, 2013; doi 

Деякі статті про моргання та охолодження

Наступні статті про моргання з’явилися нещодавно.

  • “Динаміка теплопередачі та розриву плівки протягом декількох циклів моргання”, Куан Ден, Р. Дж. Браун та Т. А. Дрісколл, Фіз. Рідини 26, 071901 (2014); doi
  • “Модель для слізної плівки та температури поверхні очей для часткових блимань”, Куан Ден, Р. Дж. Браун, Т. А. Дрісколл та P.E Кінг-Сміт, Міжфакторні явища та тепловіддача 1, 357-381, 2013; doi
  • “Модель для людської слізної плівки з нагріванням всередині очей”, Лонгфей Лі та Р. Дж. Браун, фіз.рідини 24, 062103 (2012); doi

Прогрес від другого гранту NSF

Огляд статті про слізну плівку – орієнтована на механіку рідини

Оглядова стаття щодо слізних плівок у щорічному огляді механіки рідин з’явилася до друку у січні 2012 року. “Динаміка сльозотехнічної плівки” наразі доступна в Інтернеті в томі 44 журналу.

Нещодавня розмова про нашу роботу

На семінарі BIRS у грудні 2012 року ця бесіда підсумувала частину нашої недавньої роботи.

Елементи теплових моделей для слізної плівки

Лонгфей Лі опублікував документ про математичне моделювання слізної плівки, який фіксує спостережуване охолодження очної поверхні протягом періоду переплетення. Він використовував моделі з товстою, тонкою або без підкладки. Товстий субстрат необхідний для охолодження очної поверхні. Лонгфей зміг визначити оптимальні теплові властивості, щоб відповідати спостережуваному охолодженню в очах. Документ на цю тему з’явився у «Фізиці рідин» (модель для слізної плівки людини з нагріванням всередині ока, Фіз. Рідини 24, 062103 (2012); http://dx.doi.org/10.1063/1.4723870)

Обробка зображень ліпідним мікроскопом

Кайінг Ван (математичний спеціаліст, підтримка NSF REU) та Крістіан Пол (цивільний спеціаліст) працювали разом з Док. Брауном і Дрісколлом для автоматизації класифікації зображень з ліпідного мікроскопа в коледжі оптикометрії Державного університету Огайо. Троє окулістів (Док. Кінг-Сміт, Й.Й. Ніколс та K.K Ніколс) та їхні колеги зробили тисячі зображень ліпідного шару на передній частині ока. Кайінг і Крістіан працювали над використанням методів кластеризації відносно невеликого набору зображень, що використовуються у представленому документі групи штату Огайо. Ресурси дуже обнадійливі, і робота над проектом буде продовжена. Цей проект був частково підтриманий доповненням REU до нашого поточного гранту (1022706) та грантом HHMI тут, в УД.

Моделі взаємодії зі слізною плівкою та взаємодією з очною поверхнею

Джен Брунс (спеціаліст QBio, підтримується HHMI) та Дуг Фріман (мат. спеціаліст, NSF REU) працювали з доктором Брауном над моделями з’єднання слізної плівки та очної поверхні через осмос у рогівці. Модель з’єднала слізну плівку з епітелієм рогівки, який спочатку був розроблений для очей миші. Робота триває після чудового початку влітку. Цей проект був частково підтриманий доповненням REU до нашого поточного гранту (1022706).


Прогрес від першого гранту NSF

Кілька циклів моргання і слізна плівка

Ми використовуємо теорію змащування для розробки нелінійних часткових диференціальних рівнянь, які керують вільною поверхнею слізної плівки людини протягом повного циклу моргання. У найпростішому випадку поверхня плівки передбачається без напруги (СФ), як ніби слізна рідина була чистою водою; інша спрощена межа – дуже сильна нерозчинна поверхнево-активна речовина, де поверхня плівки розтягується рівномірно (рівномірна межа розтягування або USL). В будь-якій межі один pde керує формою вільної поверхні; ми розширили роботу Джонса та ін. (Math Med Bio, 2005), додавши додаткові ефекти та обчисливши весь цикл моргання.

Ми обчислили кілька циклів моргання для цих обмежувальних випадків зі спрощенням синусоїдального руху рухомої повіки. У цьому випадку було використано метод MOL, заснований на рівномірних кінцевих відмінностях у просторі та методах BDF для отриманих ODE (через DASPK). Хоча це виглядає як радикальне спрощення, воно все-таки виправляє ряд речей. Наприклад, існує перехід між періодичною та неперіодичною еволюцією слізної плівки при неповних морганнях; що це, сльозна плівка поводиться так, ніби було повне моргання, навіть якщо повіки не замикаються повністю.  Також після напівморгання в слізній рідині є межа, відповідна тому, де була повіка; для порівняння ми використовуємо кількісні вимірювання товщини плівки від моделей перешкод синусоїдального руху повіки, що якісно фіксує існування цієї межі. Ця робота з’явилася в JFM (Браун і Кінг-Сміт, JFM 586 (2007) 465-490).

Ми вирішили pdes за допомогою модифікованого спектрального методу та з реалістичним рухом повіки від моргання. Метод MOL відображає точки Чебишева в просторі, щоб мінімізувати помилку округлення у вищих похідних та використовує точні значення потоку від граничних умов при оцінці ODE в точках сітки; ODE вирішуються за допомогою ode15s в Matlab, і код був розроблений Альфою Ерюдоно. Наближення дуже добре зберігає об’єм, як правило, нижче 0,0001 або краще відносної похибки протягом декількох циклів моргання; це суттєве вдосконалення порівняно з попереднім методом, заснованим на рівномірній сітці кінцевих різниць. Використовуючи реалістичний рух повіки, ми отримуємо кращу згоду з вимірюванням товщини плівки in vivo від напівморгання та модифікованими результатами переходу від періодичних до неперіодичних розчинів для плівки. Ця робота прийнята до публікації у «Моделях єдиного рівняння для слізної плівки» у миготливому циклі: реалістичний рух повіки,«Математична медицина та біологія» (Херюдоно, Браун, Дрісколл, Макі, Кук та Кінг-Сміт, Math Med Biol 24, (2007) 347-377). Презентація, яку Альфа представила на зустрічі APS DFD 2007 року, доступна.

Херюдоно і Дрісколл розробили методи радіальної основи для подібних проблем. Вони опублікували результати адаптивного методу rbf для проблем другого порядку в просторі, який був опублікований (Дрісколл та Херюдоно, “Адаптивні методи залишкового підсимулювання для інтерполяції та проблеми колокальної радіальної основи”, Comp. Appl. Math. 53 (2007)) 927). Вони також опублікували алгоритми rbf на www.matlabcentral.com.

Завищені сітки в 1D і 2D

Рефлекторна сльоза в 1D

Для розв’язання проблеми із слізною плівкою було розроблено метод слізної плівки, що включає відкриття та розслаблення під час відкриття, а також інші фізіологічні ефекти, зроблені Кара Макі. Ефекти включають покращені граничні умови потоку для подачі сліз та рефлекторного розриву, гравітації та випаровування. Кара виголосила цю розмову на зустрічі APS DFD в 2007 році (і в розмові використовується 37 Мб кіно. Цей манускрипт з’явився в «Методі перевернутої сітки для вивчення рефлекторних сліз» з математичної медицини та біології (К.Л. Макі, Р. Дж. Браун, Т.А. Дрісколл та П.Е. Кінг-Сміт, Math Med Biol 25, (2008) 187-214.)

Динаміка слізної плівки в 2D

Кара також розробила 2D моделі слізної плівки після моргання, використовуючи увертюрну рамку; Білл Хеншоу (LLNL) значно допомагає в цьому. У першому випадку ми використовували рівняння змащення для слізної плівки та граничних умов, що визначають товщину плівки та тиск на межі. Ця робота з’явилася електронно в математичній медицині та біології (doi: 10.1093 / imammb / dqp023).

C:\Users\саша\Desktop\F6NGflux_t10.jpg

Ми також реалізували граничні умови потоку; деяка попередня робота була представлена у цій розмові на засіданні ДФС у 2008 році та інших місцях. (Ці три фільми були використані для цієї розмови: товщина різниці (27Мб), товщина різниці (50MB), і товщина різниці (28MB).) Зображення зліва вгорі – це вектори напрямку потоку, накладені на величину потоку; темніше місце вказує на повільний потік. Слізна рідина подається з верхнього скроневого розташування слізної залози і витягується в місцях пунктату, які знаходяться біля носового каналу (кута) в лівому кінці домену. Умови потоку не залежать від часу, що є початковою моделлю. (По-справжньому моргання, подача та відтік слізної рідини залежать від часу і тісно пов’язані з рухом повіки.) Більша частина потоку знаходиться біля меж повіки.

C:\Users\саша\Desktop\F6Gthickc_t10.jpg

Зображення праворуч – це розподіл товщини в момент часу 10, коли гравітація включена в моделювання. Темнобородовий колір вказує більше або дорівнює 3 мкм; темно-синій – мінімальна товщина. Повітряна зона бордового кольору вказує на опуклість меніска назовні від краю повіки. Для використовуваних нами граничних умов флюсу рідина у верхньому меніску може пробити чорну лінію, якщо між морганнями буде достатньо часу. Ця робота із зазначеними ВС потоку прийнята для публікації в Journal of Fluid Mechanics і буде випущена в березні 2010 року.

Змочування та випаровування на рогівці в 1Д

Ден Андерсон та Кет Вінтер (тоді недооцінка CSUMS у Джорджа Мейсона) працювали з доктором Брауном над моделлю слізної плівки, яка має змочувальну рогівку та випаровування із слізної плівки. Модель порівнювалась з деякими спостереженнями in vivo від Кінга-Сміта в штаті Огайо, і вибір двох параметрів, що відповідають розміру “сухої” товщини плівки та швидкості відкриття тонкої області, здавалося, дає розумну згоду між цією основною теорією та експериментом. Ця робота з’явилася в електронному вигляді в математичній медицині та біології (doi: 10.1093 / imammb / dqp019). Розмова, що включає деякі з цих результатів, подається в наступному розділі. Бесіда також включає деякі розширення від Піта Уччіферро, студента РЕУ влітку 09 та студента незалежного навчання восени 09; робота була виконана у складі команди GEMS, до складу якої входили аспіранти Джіахуа Тан, Пам, Кріс Реймонд та я. 

Вплив форми рогівки

Вплив форми рогівки вивчали Р Уша з Індіан Мадрас, Джефф Макфадден з NIST, Евен Кінг-Сміт з ОСУ, а також Пам, Тобі та я. Підкладка майже завжди вважається рівною, і теза Бергера 1973 р. про слізну плівку прямо не виправдовує припущення. Підсумок полягає в тому, що ми не вважаємо, що підкладка має важливий вплив на динаміку слізної плівки. Однак по дорозі ми випробували модель Елліса для слізної рідини, і вона дала кілька цікавих результатів для утворення шоку на пролатній сфероїдальній підкладці. Я виступив з доповіддю, яка включала ці результати, а також конкуренцію сумісного тиску, випаровування та сили тяжіння в штаті Міннесота у відділі хімічної інженерії та матеріалознавства. Документ про цю роботу з’явиться в Журналі інженерної математики. 

Захоплення рухом повік

Пані Сяолін Янг, студентка магістратури кафедри комп’ютерних та інформаційних наук, яка працювала з доктором Брауном над тим, щоб автоматично фіксувати рух повік під час моргання з високошвидкісних цифрових плівок моргання. Плівки були зроблені в лабораторії MEC в UD департаменті математичних наук за допомогою доктора Джона Пелеско. Вона розробила код, який міг би отримати найменші квадратичні поліноміальні пристосування з фільмів, що блимають, використовуючи виявлення краю Собеля з деякою попередньою та післяобробною обробкою. Математичне наближення, яке вона породила від моргання, вже було включено в наші зусилля з розрахунку еволюції слізної плівки у двох вимірах. Вона працювала з Брауном влітку 2006 та січні 2007 року. Код був розроблений в Matlab, і код з деякими результатами з’явиться на цьому веб-сайті найближчим часом.

Містер Пітер Укциферро (майстер з кількісної біології) та містер Пол Парсонс (спеціаліст з фізики) були підтримані додатком REU до цього гранту NSF на літо 2007 року. Вони працювали над оцінкою та розширенням алгоритмів Xiaolin для захоплення та математичного представлення руху повік під час моргання. Ucciferro і Parsons зафіксували деякі спостереження за морганнями та розширили програмне забезпечення для цього аспекту проекту. Одним з аспектів їхньої роботи було використання роїффіл для розмивання областей навколо очей, щоб можна було використовувати більше плівок, що моргають. Вони представили свої результати в чудовій спільній презентації під час симпозіуму кафедри про літнє бакалаврське дослідження у серпні 2007 року.


Публічність

З віртуального прес-залу APS DFD 2008, LiveScience зробив статтю про нашу роботу, яка була представлена на зустрічі. Начебто пов’язана стаття з’явилася в SoftPedia приблизно в той же час.

Про нашу роботу згадувалося в короткому підсумку висвітлених моментів засідання Товариства фільму та очної поверхні у 2007 році.

Можливості

Багато аспектів цього проекту залишаються відкритими для дослідження; приєднуйтесь до команди! Якщо ви зацікавлені, зв’яжіться з доктором Брауном.


Випускники

Постдокторанти

Нік Гевке, президент США, 2011-14, зараз перебуває на посаді штату Далтон у штаті Джорджія.

Аспіранти

Емі Джанетт, штат Делавер, штат МС в галузі прикладної математики влітку 2016 року. Емі починає роботу з корпорації Miter восени 2016 року.

Лонгфей Лі, доктор філософії з прикладної математики 2014. Лонгфей прийняв докторську стипендію Маргарет А. Даррін в RPI з Біллом Хеншоу.

Куан Ден, доктор філософії з прикладної математики 2013. Куан приєднався до Амазонки на науковому посаду.

Кара Макі, Університет штату Делавер, доктор наук з прикладної математики 2009. Після закінчення програми IMA, Кара вступила до школи математичних наук Інституту технологій Рочестера.

Альфа Херюдоно, штат Делавер, доктор філософії з прикладної математики 2008 року, зараз на кафедрі математики U Mass Dartmouth.

Райан Еванс, випускник університету штату Делавер, літо 2013 р. Та AY 2013-14 рр.

Кевін Бакман, випускник університету штату Делавер, 2013 (програма Unidel).

Тянью Циу, аспірант літньої програми 2012 року GEMS.

Цзяхуа Тан, випускник університету штату Делавер, 2010 (підтримка GEMS)

Xiaolin Yang, студент літнього добровольця в штаті Делавер, 2007, магістратура в СНД в УД, потім в Duquesne U.

Студенти магістратури

Піт Уччіферро, студент в літньому курсі 2007-2009 рр. (Підтримка НПФ РЕУ, 3 рази), незалежне дослідження осені 2009 року; продовжив навчання у Філадельфійському коледжі остеопатичної медицини

Пол Парсонс, студент літнього курсу 2007 р. (Підтримка НСЗ РЕУ)

Стейсі Ватро, студентка влітку 2010 року

Дуглас Фрімен, студент літнього курсу 2011 року.

Вай-Кіт Рікі Шум, студент літнього курсу 2011 року

Р. Крістіан Пол, студент літнього курсу 2011 року.

Кекінг Кевін Ванг, студент магістратури влітку та восени 2011 р. (Підтримка НПФ РЕУ), в даний час в Ернсті та Янг.

Дженніфер Брунс, науковий співробітник HHMI (літо 2011, 2012), незалежне дослідження 12S та дисертація UG 12-13; починаючи з Нового Англійського коледжу оптикометрії в 2013 році. Джен отримала весною 2013 р. премію за ступінь бакалаврату.

Вікраміт Сінгх, літній науковий співробітник 2012 р. дисертація УГ 12-13.

Ділан Чапп, літній вчений ступінь бакалавра 2012 року та незалежне навчання 2012-13 років. Бакалаврат з математики 2014. Ділан перейшов до РА у відділ UD CIS; він отримав нагороду кафедри бакалаврських досліджень весною 2014 року.

Метью Моу, літо 2013 студент НСФ РЕУ та AY 2013-14. Метт продовжив аспірантуру з математики в NJIT.

Джастін Гріє, літо 2013 року студент НПФ РЕУ. Джастін продовжив відвідувати восени 2015 року коледж оптикометрії в Новій Південно-Східній області.

Лаура Кейхіл, студентка НСУ РЕСУ влітку 2015 року. Лора продовжила навчання в галузі охорони здоров’я.

Джо Брош, студент магістратури, весна та літо 2013 року по 2016 рік. Джо отримав дві нагороди за презентацію плакатів на спільних математичних зустрічах, отримав весною 2016 року премію за бакалаврські дослідження, і восени 2016 року розпочав роботу в Arotech у Мічигані.

Спенсер Уокер, аспірант, літо 2015, 2016 (NSF REU).

Джером Троя, аспірант, літо 2016 (UDMS).

Кріс Корнуелл, студент магістратури, літо 2016, студент ННФ РЕУ.


Групові фотографії

C:\Users\саша\Desktop\GroupShot2015.jpg


Це була група влітку 2015 року.

Зліва направо, перший ряд: Річ, Майк, Спенсер, Емі.

Зліва направо, задній ряд: Крістіан, Лаура, Джо, Тобі, Лен.

 На фотографії немає: Джавед Сіддіке, Тоні Мастроберардіно.

C:\Users\саша\Desktop\GroupShotNoJavedOrRyan2014.jpg

Це була група влітку 2014 р.

Зліва направо: Річ, Майк, Джо, Лонгфей, Тобі.

На фотографії немає: Джавед Сіддіке, Райан Еванс.

C:\Users\саша\Desktop\TFgroup2013.jpg

Це була група влітку 2013 року.

Зворотній ряд, зліва направо: Куан, Джо, Лонгфей, Ділан, Кевін, Райан.

Передній ряд, зліва направо: Тобі, Нік, Річ, Метт, Джастін.

На фотографії немає: Крістіана.

Ми в цей день святкували продуктивне літо.

C:\Users\саша\Desktop\TFGroup2012.jpg

Це була група влітку 2012 року. 

Задній рядок, зліва направо: Нік, Джен, Вікрам, Лонгфей, Куан і Тянью. Передній ряд, зліва направо: Річ, Тобі, Джавед, Метт, Ділан та Майкл.

Цього дня ми провели огляд у середині літа.


C:\Users\саша\Desktop\TearGroupSummer11c.jpg

Це була група влітку 2011 року.

Зворотній ряд, зліва направо: Лонгфей, Джен, Рікі і Куан

Передній ряд, зліва направо: Джавед, Річ, Тобі, Доуг і Кайжинг.

На фотографії немає: Крістіана.

Ми в цей день святкували продуктивне літо.


C:\Users\саша\Desktop\TearGroup2a.jpg

Це була група навесні 2008 року.

Задній рядок, зліва направо: Тобі, Річ та Пам.

Передній ряд, зліва направо: Альфа, Кара та Уша. 

Того дня Альфа успішно захистила дисертацію.


Підтримка

Цей матеріал ґрунтується на роботі, яку підтримує Національний науковий фонд у рамках грантів № 1412085, 1022706 та 0616483 та Національних закладів охорони здоров’я (NEI) за Грант № 1R01EY021794. Будь-які думки, обговорення та висновки чи рекомендації, висловлені в цьому матеріалі, є думками автора (ів) і не обов’язково відображають погляди Національного наукового фонду чи NIH.

Група також вдячна за підтримку з боку Медичного інституту Говарда Х’юза для студентів, а також від Університету Делавер, через його відділення для студентів і дослідницьких навчань, а також Кафедрі Математичних Наук.

Біографія Гліна Девіса

Оригінал доступний на projects.exeter.ac.uk

Автор книги « Історії грошей від стародавніх часів до наших днів»

Валлійські коріння 

Глін Девіс народився в 1919 році в Абертіллері в Монмутширі, в Південному Уельсі, і його сім’я незабаром переїхала в сусіднє село Абербіг. Його повне ім’я було Гліндвер Дейвіс (названий моїми патріотичними бабусями та дідусями в честь Овена Гліндвера, національного героя Уельсу, якого Шекспір в Генріху IV називав “Оуен Глендовер”), але він був більш відомий як “Глін”. Незважаючи на те, що Монмутшир в даний час є доволі англомовною територією, валлійська була мовою, якою вдома користувалися батьки та брати, і тому він не вивчав англійську мову, поки не пішов до школи.

Глін Девіс (1919-2003) за своїм столом в UWIST в середині 1970-х.

Професор Глін Дейвіс (1919-2003) за своїм столом.

Одного разу, граючи в лісі біля школи Aberbeeg Bidds School, він знайшов якісь дивні маленькі монети, що лежали в землі та відніс їх своєму вчителеві. Вони виявилися римськими, і це було його першим впливом на монетарну історію, предмет, який згодом зацікавив.

Його батько, Прайс Девіс, був колишнім шахтарем, який почав працювати в підпіллі в 1892 році у віці 11 років. Працевлаштування дітей цього віку для такого типу робіт у Британії було скасовано законом приблизно на 20 років раніше, але були винятки там, де дитина була головним годувальником сім’ї. Прайс познайомився з дружиною Енні, щойно після Валлійського відродження, коли їх об’єднала спільна віра.

До того часу, як народився Глін Девіс, третій із трьох братів (старша сестра та молодший брат обоє померли як немовлята), легені батька були вражені пилом та жорстокою конкуренцією за робочі місця в рецесію після Першої світової війни, більше не зміг знайти роботу шахтаря. Тому Прайс Девіс неодноразово їздив навколо Південного Уельсу в пошуках роботи та влаштовувався на ряд тимчасових робіт, починаючи від запальнички вуличного газового світильника та закінчуючи робітником сільського господарства, щоб підтримати свою сім’ю, одночасно зайнявшись роботою для своєї церкви.

Постійні переїзди означали, що Глін Дейвіс відвідував велику кількість різних шкіл із значними порушеннями його навчання. Тим не менш, дорослішав під час депресії 1930-х років та побачив та відчув її наслідки з перших рук (на одному етапі шкільна медсестра поставила йому діагноз як страждання від недоїдання) стимулював інтерес до економіки і головний вчитель школи, яку він відвідував Лландріндод в Середньому Уельсі закликав його подати заявку на навчання до Оксфордського університету.

Оскільки знання латини було тоді необхідною умовою для вступу, він почав інтенсивне вивчення цієї мови, але через 6 місяців сім’я переїхала знову, і тому він пішов до школи в Тоніпанді, де в той час латині не вчили, після чого він подав заявку в Кардіфф. Однак у Тоніпанді їм захопився вчитель економіки містер Уайт, який відрядив його на загальнонаціональні іспити Королівського товариства мистецтв з економіки в 1938 році, а Глін Девіс виграв перше місце та медаль.

Військова служба у Другій світовій війні

Коли вибухнула Друга світова війна, Глін Дейвіс залишив університет і вступив до Британської армії, не чекаючи, коли його призвуть та не сповістивши батьків. Його мати не була б захоплена цією ідеєю, оскільки один з її братів Вільям Томас Гріффітс був убитий у Першій світовій війні, і вона втратила двох інших братів, які загинули як діти. Ще один рідний на її стороні сім’ї, Вільям Джордж Ніколас, ледь не помер під час служби в «Забутій армії» в Бірмі в 1944 році.

Глін Дейвіс у військовій формі, 1945 рік.

Глін Дейвіс у Королівських драгунах, 1945 рік.

Глін Дейвіс служив в бронетанковому розвідувальному полку, Королівських Драгунах, в складі знаменитої 7-ї бронетанкової дивізії або Пустельних щурів (у різні часи це було частиною інших дивізій, оскільки дивізії не є фіксованими формуваннями), проводячи найкращу частину за три роки у поході «Пила» в Північній Африці.

У вирішальній битві за Ель-Аламейн у 1942 році німці та італійці вважали, що бронеавтомобілі «Royals» були їх партнерами по «Axis», і, скориставшись цією плутаниною, Королівські драгуни пройшли в межах ярдів німецької артилерії, ставши першими військами у британській 8-й армії які прорвали ворожі лінії у відкритій пустелі.

На Сицилії, перебуваючи на розвідці, Гліну Дейвісу пощастило врятуватися, майже цілим, з уламків свого бронеавтомобіля після прямого удару снарядом, який пройшов прямо через тіло водія Неда Мола, який сидів поруч. Згодом він брав участь у вторгненні в Італію до того, як полк був переведений назад до Британії для участі в нормандській навалі та кампанії на північно-західній Європі у складі 2-ї британської армії. Поруч з Гільваренбеком у Голландії в нього відбулася ще одна щаслива втеча, коли, закриваючи двері своєї бронеавтомобіля в її раптово стукнув оглядовий снаряд, який не вибухнув.

Глін Дейвіс часто ділився своїм бронеавтомобілем з Х’ю Холмондейлі (лорд Роксаваж), який після війни став лордом Великим Чемберленом і головував у відкритті парламенту. На протилежному кінці соціальної шкали, перебуваючи в Італії разом з іншими військами в ескадрелі “А”, Королівські Драгуни, він іноді ділився своїм бронеавтомобілем зі свинею на ймення Бусті. Він розповів цю кумедну історію інтермедії у статті в журналі «Армійський квартал та оборона» у липні 1998 року, мабуть, єдиний випадок, коли журнал військової історії, тактики та стратегії опублікував статтю про свиню!

Після того, як 2-а армія перетнула Рейн, він вирушив на місцевість поблизу Бельсена, випереджаючи основні сили, що просуваються, коли почув радіо повідомлення німецькою мовою, де обговорювали епідемію тифу в концтаборі. Він повідомив, що почув в штабі, і йому було наказано не входити в табор, а пройти повз нього. У Белсені був тиф, Енн Франк померла від цього лише на кілька тижнів раніше, але пізніше Глін Дейвіс не міг не задатися питанням, можливо, хтось із співробітників табору хотів, щоб повідомлення було підслухано для того, щоб затримати вхід англійських солдатів і дати їм час піти.

Данія та наслідки війни

Одразу після капітуляції Німеччини в Люнебурзькому Хіті Королівські драгуни разом з кількома іншими британськими полками брали участь у звільненні Данії. Серед німців, узятих у полон, лейтенант Отто Вендт фон Радовиц, аристократ, і Глін Дейвіс отримали завдання провести його додому до Німеччини після звільнення. (Відповідно до наказів, наданих Гліну Девіс 22 серпня 1945 р., Британське консульство в Копенгагені хотіло від фон Радовица “деякі важливі англійські документи, які, як вважають, знаходяться в сейфі в замку Фолкенберг”). Мати фон Радовиц висловила свою вдячність за те, що знову побачила свого сина, запропонувавши Девісу копію Мейн Кампфа, підписаний самим Гітлером, але пропозиція була тактовно відхилена.

Більш тривалим результатом його перебування в Данії стала зустріч з молодою датською жінкою Анною Маргрет (або Ґретте), яка в 1947 році мала стати його дружиною. Тому, повернувшись до Кардіффа, Глін Дейвіс хотів якнайшвидше закінчити навчання, щоб він міг розпочати роботу та одружитися. Однак йому сказали, що після 6 років відсутності він не міг здобути диплом з відзнакою менше ніж за два роки, тому замість цього він влаштувався на звичайний ступінь, а також отримав диплом про освіту, перш ніж розпочати роботу вчителем початкових класів. Це було початком кар’єрного навчання дітей та студентів всіх рівнів від 5-річних до аспірантів.

Академічна кар’єра та інтереси

Університет Стратклайда

У 1959 році він залишив Кантонську середню школу в Кардіффі, де викладав економіку, французьку мову та географію, і переїхав до Глазго, щоб стати викладачем Шотландського комерційного коледжу, який через кілька років повинен стати частиною нового університету Стратклайда де швидко отримав посаду старшого викладача. Одним із предметів, який викладав, був регіональний розвиток, де він звернув увагу на парадокс, що дефіцит робочої сили може існувати в районах високого рівня безробіття, тим самим ускладнюючи завдання залучення фірм до таких районів. Він також наголосив на небезпеці “регіональної економічної громадянської війни”, оскільки бідні частини Британії конкурували між собою за допомогу уряду та внутрішніх інвестицій.

У Стратклайді Глін Дейвіс заохочував міждисциплінарні дослідження та очолював регіональну групу університетських досліджень, яка об’єднала економістів, інших соціологів та інженерів для вивчення проблем шотландської економіки. Типовим прикладом роботи групи під його керівництвом був проект Galloway, дослідження економіки південно-західної Шотландії, проведене Шотландською туристичною організацією.

Уельський офіс

У 1968 році, значною мірою через свою роботу в галузі регіонального розвитку, він був відряджений зі Стратклайда в Уельський офіс як перша особа, яка обіймала посаду старшого економічного радника Державного секретаря Уельсу, який на той час був Джордж Томас, майбутній лорд Тоніпанді та спікер Палати громад, який став гарним другом. У той час був серйозний брак статистики щодо валлійської економіки, і Глін Дейвіс зіграв значну роль в усуненні цих недоліків.

Виявилось відставання фактів, наприклад таблиця визначень державних витрат у Уельсі, яка була включена в докази Комісії з питань конституції (яка розглядала аргументи переходу влади до Шотландії та Уельсу) та індекс валлійського промислового виробництва. Це показало, що до кінця 1960-х виробництво в Уельсі зростало швидше, ніж у решті Британії, але він неодноразово вказував, що це недостатньо швидко для протистояння похмурій економічній спадщині Уельса.

Одним із ключових факторів для залучення більшої кількості фірм до Уельсу було покращення інфраструктури, і Грін Дейвіс відповідав за вирішення економічної справи щодо розширення автомагістралі M4 від Кардіффа до Суонсі. Незважаючи на певну опозицію з боку державної служби, це було прийнято, і сьогодні всі частини промислового Південного Уельсу знаходяться в межах легкої досяжності від автомагістралі.

UWIST, Кардіфф

У 1970 році Глін Девіс став першим співробітником кафедри банківської справи та фінансів сера Джуліана С. Ходже в Університеті Уельського університету науки і технологій (UWIST) (який згодом об’єднався з Університетським коледжем Кардіффа, став найбільшою частиною університету Кардіффа федеральний університет Уельсу) і обіймав цю посаду до виходу на пенсію в 1985 році. У цей період він також був головою Консультативної ради з питань кар’єри Уельсу та Почесним віце-президентом та секретарем Бізнес-клубу Кардіффа.

Спільно з сером Джуліаном Ходжем він залучив низку гучних осіб для читання лекцій у UWIST, серед яких два губернатори Банку Англії, сер Леслі О’Брайен та Робін Лі-Пембертон, герцог Едінбургський, П’єр-Пол Швейцер, (Керуючий директор Міжнародного валютного фонду) Девід Рокфеллер (банкір та старший член династії американської нафтової промисловості) та шейх Ахмед Закі Ямані, міністр нафти Саудівської Аравії, вплив якого на OPEC та світову економіку тоді ще було на піку.

Протягом 1970-х та 80-х Кардіфф розвивався як фінансовий центр, як шляхом створення філій фінансових установ з інших країн Великобританії та за кордоном, так і через створення корінних установ, серед яких був Комерційний банк Уельсу, економічним радником якого був Глін Дейвіс, а згодом і директором. Пізніше він став економічним радником іншого корінного валійського банку – банку Джуліана Ходж. Він також взявся за консультаційні роботи для Berger, виробника фарби.

Серед його публікацій, перебуваючи в UWIST, був National Giro: сучасний грошовий переказ , перша книга про поштові системи з часу створення британського Giro. Передмову написав Джеймс Каллаган, який через три роки повинен був стати прем’єр-міністром Великобританії.

У «закордонних інвестиціях в Уельсі» Глін Девіс підкреслив, як валлійська економіка, в якій раніше домінувли важкі галузі, такі як вугілля та сталь, трансформувалася за рахунок іноземних інвестицій багатьох країн, особливо США, Німеччини та Японії. Дві інші публікації, в яких він поєднував свої інтереси в регіональному розвитку та грошовій економіці, були європейськими фінансами для розвитку та будівельних товариств та їхніх галузей.

Докази урядових розслідувань

Перебуваючи в UWIST, Глін Дейвіс подав письмові докази щодо ряду офіційних запитів, включаючи Комітет сторінки з перегляду національних заощаджень та Комітет Вілсона з перегляду функціонування фінансових установ. Він також подав як письмові, так і усні докази Комітету Палати громад з питань Уельсу та був членом делегації Уельсу CBI, який був допитаний Комітетом з питань Уельсу, коли він розслідував вплив членства в EEC (EU) на бізнес та промисловість в Уельсі.

Передача влади на Уельс

Глін Дейвіс завжди пишався тим що є валлійцем і британцем та вважав, що між ними не повинно бути конфлікту. Зрештою, валлійці були англійцями раніше, ніж англійці. Він завжди думав, що валлійці повинні мати такий самий контроль над своїми справами, як і народ Баварії в Німеччині, Каталонії в Іспанії або острова принца Едварда в Канаді над своїми провінціями. Тому він став головою міжпартійної кампанії валлійської Асамблеї. Поразка на референдумі 1979 року була великим розчаруванням, але він, природно, був у захваті, коли через кілька десятків років деволюція стала реальністю.

Пенсія та історія грошей

Вийшовши на пенсію з посади професора банківської справи та фінансів сера Джуліана Ходжа в 1985 році, він став професором Університету Уельсу і розпочав 9 років досліджень, що ведуть до його найзначнішої публікації «Історія грошей від античних часів до сьогоденняЛорд Тоніпанді написав передмову. У лютому 2002 року, через 4 тижні в лікарні з дуже серйозною хворобою, Глін Дейвіс негайно розпочав роботу над переглядом книги, щоб привести її у відповідність до таких подій, як запровадження Євро, а третє видання було опубліковане восени того ж року.

Однак його інтереси ніколи не були вузько академічними. Він та Ґретхе насолоджувались подорожами та відвідували членів їхньої далекої родини у Канаді, Австралії, Фіджі, Перу та Тринідаді. У квітні 1995 року разом з іншими колишніми британськими солдатами та їхніми дружинами вони були гостями уряду Данії на урочистостях у Копенгагені, щоб відзначити 50-ту річницю кінця Другої світової війни та звільнення Данії.

Глін Дейвіс полюбив маяки Брекона та регулярно ходив по Пен-и-Фан, найвищою горою Південного Уельсу, поки, у віці 81 року, він не розірвав ахіллове сухожилля в гонці на пляжі в Тринідаді. Регбі було ще однією пристрастю, і він рідко пропускав інтернаціонал у парку озброєнь чи на новому стадіоні тисячоліття. Навіть в останні кілька місяців свого життя, коли хвороба ускладнювала ходьбу все важче і болючіше, він проходив  через натовп у центральному Кардіффі та видирався нагору сходами до свого звичайного місця біля вершини Східної трибуни на стадіоні тисячоліття, коли Уельс грав вдома.

Він помер 6 січня 2003 року, залишивши дружину, трьох синів та дочку.

Сім’я

Старший син Рой, який до виходу на пенсію був бібліотекарем кампусу Святого Луки в Університеті Ексетера, розмістив інформацію про історію грошей в Мережі. Другий син, Джон Девіс, був професором економіки університету Акадії в Новій Шотландії, Канада. У 1984 році він написав спільну статтю з батьком для Lloyds Bank Review про теорію конкурентних ринків та її значення для банківської справи. Третій син, Кеннет, після тривалої кар’єри, працюючи в різних країнах для ВР, зараз є головним геофізиком групи Dana Petroleum.

Дочка Лінда Девіс, наймолодша в сім’ї, – колишній банкір-купець, яка стала романістом, і є автором Nest of GupersWilderness of MirrorsSomething WildFinal SettleInto the Fire та Ark Storm. Ці книги – трилери, більшість з яких мають змови, які мають певний зв’язок з різними аспектами банківської справи або фінансів, наприклад, з торгівлею інсайдерською діяльністю, шахрайством з деривативами та облігаціями Bowie . Вона також написала дитячі книги, в основному, в Дубаї та Об’єднаних Арабських Еміратах, таких як Sea Djinn, а також останнім часом  Longbow Girl, яка написана ​​в Уельсі.

Старша онука Гліна Девіса, Елеонора Бітон, також є письменницею, і значна частина її робіт була опублікована в ділових журналах та національних газетах Канади.

Статті з газет про Гліна Дейвіса

Газетні профілі

Скромний місіонер валлійської революції. Західна пошта, п’ятниця 15 січня 1971 p. 3.

Огляд кар’єри Гліна Девіса був опублікований через рік після того, як він зайнявся кафедрою банківської справи та фінансів в UWIST.

Бефрірен. Jyllands Posten, 23 квітня 1995 р. Tillæg om Befrielsen, сторона 2.

 (У квітні 1995 року датська газета Jyllands Posten опублікувала спеціальний додаток, присвячений 50-річчю визволення Данії. До неї увійшла стаття про Гліна Девіса, його переживання у воєнний час, про те, як він познайомився зі своєю дружиною Гретхе та подальшу кар’єру).

Кращі часи, найгірші часи . Журнал Sunday Times, 8 грудня 2002 р., С.15-16

Ця стаття насправді стосується Лінди Девіс, банкіра міста, яка стала романістом, але вона також містить багато інформації про її батька, Гліна Девіса.

Некрологи

Некрологи в національних газетах Великобританії, Telegraph, Times і Guardian, а також деякі з інших публікацій доступні в Інтернеті за посиланнями нижче.

Відгук Південного Уельсу , п’ятниця, 17 січня 2003 року.

Щоденний телеграф у п’ятницю, 24 січня 2003 року.

The Times в четвер, 30 січня 2003 року.

Y Gadwyn (посилання): інформаційний бюлетень громади валійців у Торонто, січень 2003 року.

Лідер Рондди , четвер, 20 лютого. Цей некролог написав Оуен Вернон Джонс (завідуючий граматичної школи графства Порт), який знав Гліна Дейвіса ще з тих пір, як вони в кінці 1930-х відвідували гімназію Тоніпанді.

The Guardian у п’ятницю, 28 лютого 2003 року, некролог Guardian написав Гарі Акехурст, який був професором маркетингу в Університеті Портсмута в той час. Він також керує власною консалтинговою фірмою з управління, Akehurstonline, і є доцентом в Університеті Еразма RSM в Роттердамі.

Вісник Королівського економічного товариства, квітень 2003, с. 16.

Журнал послуг індустрії, вип. 23, ні. 4, вересень 2003, с. 161-163. Більш повна версія некролога, яку професор Гері Акехерст написав для “Гардіана”.
 

Посилання на вибрані публікації Гліна Девіса

Регіональний розвиток, безробіття, банкрутство

Болі в зростанні: деякі питання, що стосуються економічного зростання. Журнал Шотландського комерційного коледжу, т. 7, ні. 1, 1962, с35-41.

Регіональна економічна громадянська війна. Бюлетень регіональної групи; ні. 4. Глазго: Університет Стратклайда, 1966, 21с.

Роль фінансів в економічному розвитку Шотландії. Журнал Банкіра, вересень 1966, т. 202, с. 161-165.

Регіональне безробіття, доступність робочої сили та переділ. Оксфордські економічні документи, березень 1967, т.19 (1), стор.59-74.

(Повний текст доступний в Інтернеті через JSTOR членам абонентських установ).

Дефіцит пропозиції робочої сили: причини, наслідки та ліки. Журнал економічних досліджень, січень-березень 1968 р., Т.3 (1), с.25-53.

Позбавлення регіонів від долі. The Sunday Times, 8 жовтня 1967 р., С.55.

Проект Галлоуей: вивчення економіки Південно-Західної Шотландії з особливим посиланням на її туристичний потенціал Університетом Стратклайда. Краєзнавча група. Едінбург: Шотландська туристична рада, 1968 р. 501с.

Назустріч валлійському економічному диву? Економіка: Журнал Економічної асоціації, т. 9, частина 2, Осінь 1971, с.75-88.

Як зробити Уельс процвітаючим, щоб він не був постійно залежним від регіональної допомоги.

Серце справи . Шотландець, 21 жовтня 1971 p. 12.

Стаття, в якій стверджується, що економічна криза Шотландії багато в чому випливає з невдалого зростання галузей у Центральному поясі та пропонується рішення. Це було частиною серії про економічні проблеми Шотландії в газеті ” Шотландія “.

Повна зайнятість та зростання можуть працювати разом. Вісник будівельних товариств, квітень 1972, вип. 104, ні. 1249, с. 280-283.

Ллантрисант: чому “ні” новини – це погані новини … Південний Уельс Ехо, 5 лютого 1974 p. 8.

Стаття, яка критикує рішення про відмову від планів щодо нового міста в районі Ллантрисант.

Потреби Уельсу. Кредит: Щоквартальний огляд Асоціації будинків фінансів, червень 1975 р., Стор. 41-53.

Криза банкрутства Великобританії. Банкір, листопад 1975, т. 125, ні. 597, с. 1263-1267.

Стаття, що аналізує історію банкрутства у Британії з 1919 р. На початку 1970-х років кількість банкрутств була вищою, ніж у будь-який час після Першої світової війни, хоча їх розмір щодо національного доходу був меншим, ніж було у пікові роки міжвоєнний період. У статті розглянуто ймовірний майбутній хід кризи та наслідки для управління банком та належні відносини між британськими банкірами та промисловістю.

Зарубіжні інвестиції в Уельс: доброзичливе вторгнення Глін Девіс та Імана Томаса. Свонсі: C. Дейвіс, 1976. 221с. ISBN 0-7154-0409-1.

Перше детальне дослідження впливу інвестицій в Уельс на валлійську економіку фірмами, що базуються за межами Великобританії.

Західнонімецькі прямі інвестиції в Уельс … перспективний початок. Кардіфф: Корпорація розвитку для Уельсу, 1978 рік.

Цей звіт був доручений Корпорацією розвитку Уельсу як данина г-ну Фрідріху Гладіцу, який був почесним консультантом Корпорації розвитку у Німеччині протягом восьми років і значною мірою відповідав за зростання інвестицій Західної Німеччини в Уельс за цей період.

Westdeutsch Direktinvestitionen в Уельсі … ein vielversprechender Anfang . Кардіфф: Корпорація розвитку для Уельсу, 1978 рік.

Німецька версія звіту про західнонімецькі інвестиції в Уельс.

Уельсу потрібно більше дрібних фірм – терміново. Малий бізнес. 8, січень 1978 року.

Рентабельність та зайнятість у фінансових послугах Великобританії 1971-1981 рр. Глін Дейвіс та Дж. Вайн Еванс. Журнал служб промисловості, листопад 1983, т. 3 ні. 3, с. 241-259.

(Стаття доступна в Інтернеті для членів установ, які підписалися на Business Source Premier ). У статті розглядаються зміни в зайнятості та прибутках у секторі фінансових послуг Великобританії між 1971 та 1981 роками. Незважаючи на сильний спад, зайнятість зросла трохи менше ніж на 30 відсотків, а прибуток – приблизно на 15 відсотків. Що ще важливіше – це те, що в кожному регіоні Великої Британії спостерігалось збільшення зайнятості служб, так що до 1980-х років у кожному регіоні працювало більше людей, ніж у всіх інших категоріях. Цей факт раніше не був повністю оцінений.

Статті на валлійській мові про валлійську економіку

Cymru: cyfoethog neu dlawd? Dadansoddiad cymharol . Barn, Ionawr / Chwefror 1975, rhif 146, t. 581-584.

Стаття з заголовком, що означає “Уельс: багатий чи бідний? Порівняльний аналіз”, опублікована в Барні, січень / лютий 1975 року, про проблеми економіки Уельсу, низькі показники активності та кількість нових необхідних робочих місць та необхідність інвестицій з-за кордону.

1978 – 1979 Cyflwr economaidd y genedl. Barn, Rhafyr 1978 / Ionawr 1979, rhif 191/192, t. 482-484.

Стаття про огляд стану валлійської економіки, опублікована в Барні, грудень 1978 / січень 1979 року.

Гроші, банківська справа та фінанси

Регіональне значення журналу промислової економіки ICFC , Vol. 16, № 2. квітень 1968, с. 126-146.

(Повний текст доступний в Інтернеті через JSTOR членам абонентських установ). Детальний аналіз роботи Корпорації промислових і комерційних фінансів (ICFC), заснованої в 1945 році в рамках повоєнного часу, Банк Англії керував ініціативою заповнити те, що було відоме як “прогалина Макміллана” (невдача Місто постачає довгострокові фінансування для малих та середніх фірм) З 1983 р. Його називали Group plc.

Дворічний важкий слоган Гіро. Банкір, вип. 120, ні. 536, с.1069-76, жовтень 1970р.

Інфляція та інтеграція розширюваної грошової системи. Euromoney, березень 1971, т.2 вип. 10, с.22-26.

Вступна лекція Гліна Дейвіса, що стосується наслідків припливу іноземних банків до Британії.

Банк Уельсу – зараз. Уельський радикальний Кімру, вип. 5, березень 1971, с. 7.

Стаття, написана для бюлетеня Валлійської лейбористської партії, в якій викладаються причини, що призвели до створення Банку Уельсу.

Як працюватиме Уельський банк. Західна пошта, 10 березня 1971 року.

Зростання та розпорядження особистим багатством у 1960-х роках. Вісник будівельних товариств, липень 1971, т. 103, вип. 1239, арк.642-646.

Чи буде конкуренція за депозити впорядкованою – чи перерізає горло? Вісник будівельних товариств, вип. 103, вип. 1240, серпень 1971, с. 738-744.

Міжнародні і Клірингові банки. Euromoney, vol. 3, ні. 12, травень 1972, с. 15-20.

National Giro: сучасний грошовий переказ, передмова Джеймса Каллагана. Лондон: Аллен і Унвін, 1973. 246с. ISBN 0-04-332054-6.

У цій книзі розглядаються попередники систем в Єгипті за часів Птолемеїв та Стародавньої Греції, розвиток поштових систем у Європі та Японії, причини, чому Британія запізнилася у створенні банку.

Європейські фінанси розвитку під редакцією Гліна Девіса. Кардіфф: Університет Уельсу Прес, 1974. 119с. [засідання] конференції з питань європейських фінансів розвитку, організованої спільно Інститутом науки та технологій Уельського університету та Молодшою ​​торгово-промисловою палатою Кардіффа. ISBN 0-7083-0567-9.

Столиця Уельсу – зростаючий фінансовий центр. Досягнення, червень 1975, с.35.

Будівельні товариства та їх філії: регіональне економічне опитування Глін Девіс з Мартіном Дж. Девіс. Лондон: Franey, 1981. 429p ISBN 0-900382-40-6.

Час, щоб будівельні товариства стали банками. Журнал Банкіра, грудень 1982, т. 226, вип. 1665, стор.11-12.

Фінансові супермаркети проти чутливих ощадних банків. Журнал Інституту дипломованих будівельних товариств, вип. 37, ні. 156, травень 1983, с. 54-55.

Революція в теорії монополізму Глін Девіс та Джон Девіс. Огляд Lloyds Bank, липень 1984 р., Вип. 153, с. 38-52.

Стаття батька і сина про актуальність теорії конкуруючих ринків.

Суспільства потребують більш широких повноважень, ніж пропонує Зелена книга. Вісник будівельних товариств, вип. 117, вип. 1420 р., Квітень 1985 р., С. 459-462.

Історія про Гіробанк у Великобританії 1968-1991 рр. У “Гіст-банкінгу” в Європі за редакцією TD Bridge та JJ Pegg. Tavistock: Публікації AQ&DJ, 1993, с. 189-198.

Підйом та падіння монетної імперії: довгострокові тенденції економічного значення монет. В: Платежі – минуле, теперішнє та майбутнє: збірка нарисів, що аналізують тенденції в передачі грошей Лондон: Асоціація клірингових послуг, 1995, с. 27-45.

Кредит: 6000 років і все ще активно розвиваються, Бізнес-кредит, червень 1996 р., Стор. 16-19.

Стаття для журналу (США) Національної асоціації кредитного менеджменту. Він доступний в Інтернеті з веб-сайту Highbeam. У статті йдеться про історію кредитування, вплив винаходу монет на розвиток кредиту, розвиток друкованих грошей та вплив банківських невдач.

Грошові інновації в історичній перспективі: чому революція завжди зводиться до еволюції

Ця стаття була надана як основне звернення на Першому Консультаті Гіперіонського Форуму Цифрових Грошей 7–8 жовтня 1997 р., Лондон, Цифрові гроші: нова ера чи бізнес як звичайний?

Єдина валюта в історичній перспективі. Британський нумізматичний журнал, т. 69, 1999, с. 187-195.

Меморіальна лекція Говарда Лінекара 1999 року.

Корінь усієї економіки: карбування 640 р. до н.е. В: Історія великих винаходів Джеймса Дайсона за редакцією Роберта Уліга Лондон: Constable, c2001, p. 26-27.

Історія грошей: від найдавніших часів до наших днів , 3-е видання, передмова Правопочесного Віконта Тоніпанда. Кардіфф: Університет Уельсу Прес, 2002. – 720с. ISBN 0-7083-1773-1 (тверда обкладинка), 0-7083-1717-0 (м’яка обкладинка).

Стандартна робота з розвитку грошей від зорі цивілізації і далі. Перше видання було опубліковане в 1994 році. Історія грошей доступна у деяких продавців книг, які пропонують доставку по всьому світу, крім звичайних каналів книгарні.

Досвід воєнного часу в Італії

Вгору по Апеннінам: зимова казка. Армійський квартал і журнал оборони Vol. 128 № 3. липень 1998 p. 329-332.

Стаття про грудну свиню, яку прийняли як своєрідний талісман ескадроном “А”, Королівські драгуни, наприкінці 1943 року.

Державні та офіційні запити

Глін Дейвіс подав докази на різні офіційні запити, включаючи наведені нижче.

Комітет з перегляду національних заощаджень, червень 1973 р. (Cmnd 5273). Голова: сер Гаррі Пейдж.

Комітет з перегляду функціонування фінансових установ, червень 1980 р. (Cmnd. 7937). Голова: сер Гарольд Вілсон.

Комітет Палати громад з питань Уельсу, протоколи доказів, CBI Уельс, 25 листопада 1982 р . Економічний вплив членства ЄЕС (Європейського економічного співтовариства) на бізнес та промисловість в Уельсі.

Підручник з моніторингу Інтернет & Pinger в SLAC

Оригінал доступний на slac.stanford.edu

Вступ

Щоб забезпечити кращі очікування ефективності роботи мережі між сайтами, з якими співпрацює SLAC, у травні 1996 року проект PingER (ініційований у січні 1995 р.) Проводив моніторинг близько 100 хостів у всьому світі з боку SLAC. Починаючи з 2000 року, акцент робиться більше на вимірюванні цифрового поділу. На сьогодні (квітень 2007 р.) Існує понад 35 моніторингових сайтів , понад 600 віддалених сайтів відстежуються у понад 150 країнах (що містять понад 99% світового населення, підключеного до Інтернету) та понад 8000 пар віддалених сайтів моніторингу. Більш детальну інформацію про розгортання PingER можна знайти в розділі PingER Deployment та є карта сайтів.

Механізм

Основним механізмом, що використовується, є механізм Echo Internet Control Message Protocol (ICMP), також відомий як засіб Ping. Це дозволяє надіслати пакет вибраної користувачем довжини на віддалений вузол і повернути його назад. На сьогоднішній день, як правило, він попередньо встановлюється майже на всіх платформах, тому на клієнтах нічого встановити. Сервер (тобто ехо-репондер) працює з високим пріоритетом (наприклад, в ядрі на Unix), і тому більше шансів забезпечити хороший показник продуктивності мережі, ніж користувацький додаток. Він дуже скромний у своїх мережевих вимогах до пропускної здатності (~ 100 біт на секунду за пару моніторингів – віддалений хост-пара для того, як ми його використовуємо).

Метод вимірювання

У проекті PingER кожні 30 хвилин з моніторингового вузла (Measurement Point – MP) ми записуємо набір віддалених вузлів з 11 пінгами по 100 байт кожен (включаючи 8 байтів ICMP, але не заголовок IP). Пінг-файли відокремлюються щонайменше однією секундою, і використовується час очікування пінг за 20 секунд. Перший пінг викидається (вважається, що він повільний, оскільки він грунтує кеші тощо) (Мартін Хорнеффер у “http://www.advanced.org/IPPM/archive.2/0246.html” повідомив, що використовуючи UDP -ехо-пакети та час між прибуттями приблизно 12,5 секунд, перший пакет потребує приблизно 20% більше часу для повернення)). Записується мінімальний / середній / максимальний RTT для кожного набору з 10 пінгів. Це повторюється для десяти пінгів з 1000 байтів даних. Використання двох розмірів пакетів ping дозволяє нам робити оцінки швидкості передачі даних ping, а також виявляти поведінку, що відрізняється між малими та великими пакетами (наприклад, обмеження швидкості). Детальнішу інформацію див. у розділі Великі пакети порівняно з невеликими, час вимірювання пінгу. Загалом RTT пропорційний l (де l – довжина пакету) до максимального розміру дейтаграми (як правило, 1472 байти, включаючи 8 байтів ICMP-відлуння). Поведінка поза цим не визначена (деякі мережі фрагментують пакети, інші скидають їх). Документація щодо рекомендованого сценарію вимірювання, що працює на кожному місці моніторингу, доступна. Часи реакції ping будуються на кожні півгодини для кожного вузла. В основному це використовується для усунення неполадок (наприклад, подивіться, чи різко погіршився він за останні кілька годин).

Набір віддалених хостів для ping надається файлом під назвою pinger.xml (детальніше про це див. у документації pinger2.pl). Цей файл складається з двох частин: хостів маяків, які щодня автоматично витягуються з SLAC та контролюються всіма депутатами; інші господарі, які представляють особливий інтерес для адміністратора МП. Хости Beacon (і конкретні хости, якими відстежує SLAC MP) зберігаються в базі даних Oracle, що містить їх ім’я, IP-адресу, сайт, псевдонім, місцезнаходження, контакт тощо. Список Beacon (та список конкретних хостів для SLAC) та копії бази даних у форматі для спрощення доступу до Perl для скриптів аналізу автоматично створюються з бази даних щодня.

Збір даних

Архітектура моніторингу включає в себе 3 компоненти:

  • Віддалений моніторинг сайтів. Вони просто забезпечують пасивного віддаленого хоста відповідними вимогами.
  • Сайт моніторингу. Інструменти контролю PingER потрібно встановити та налаштувати на хості на кожному з цих сайтів. Також зібрані дані ping повинні бути доступними для хостів архіву через протокол HyperText Tansport (HTTP) (тобто, повинен бути веб-сервер для надання даних за запитом через Інтернет). Існують також інструменти PingER, які дозволяють моніторинговому сайту мати можливість короткострокового аналізу та звітів про дані, які він має у своєму локальному кеші.
  • Архів та аналіз сайтів. Для кожного проекту PingER має бути принаймні один із них. Сайти архіву та аналізу, можливо, розташовані на одному веб-сайті або навіть одному хості, або вони можуть бути розділені. Проект PingER має два таких сайти, один у NUST в Ісламабаді, Пакистан, інший у SLAC. Сайти ботів – це архіви та аналітичні сайти. Вони доповнюють один одного, забезпечуючи надмірність. Проект XIWT мав свій архів / монітор на CNRI.

Архів сайтів збирати інформацію, використовуючи HTTP, від монітора сайтів на регулярній основі та архіві. Вони забезпечують архівні дані до аналізу сайту (ів), що в свою чергу надають звіти, доступні через Інтернет.

Дані збираються регулярно (зазвичай щодня) з вузлів моніторингу двома хостами архівів, один у SLAC, другий у FNAL (HEPNRC), які зберігають, аналізують, готують аналіз та через Інтернет роблять доступними звіти про результати (див. малюнок нижче).

Архітектура Pinger показана нижче:

Gotchas

Певна обережність потрібна під час вибору вузла для пінг (див. вимоги до хостів WAN, що контролюються).

Ми також спостерігали різні патології з різними віддаленими місцями при використанні пінгу. Вони задокументовані у вимірюваннях патологій PingER.

Калібрування та контекст, у якому вимірюються показники зворотного шляху, задокументовані у програмі PingER Calibration and Context, а деякі приклади того, як виглядають результати ping, коли їх приймають з високою статистикою та як вони пов’язані з маршрутизацією, можна знайти в результатах високої статистики ping.

Pinger вимірювання.

Затвердження

Ми підтвердили використання ping, продемонструвавши, що вимірювання, проведені за допомогою нього, співвідносяться з відповіддю програми. Кореляція між нижньою межею відповідей Веб та ping видно на малюнку нижче. Вимірювання проводилися 18 грудня 1996 року від SLAC до приблизно 1760 місць, визначених у кешах NLANR. Докладніше див. вплив продуктивності Інтернету на час реагування на веб-сайті Лес Коттрелл та Джон Гальперін, неопублікований, січень 1997 року.

Надзвичайно чітку нижню межу, видно навколо y = 2x, не дивно, оскільки: нахил 2 відповідає HTTP GET, що займає вдвічі більше часу пінг; мінімальний час пінг – приблизно час кругової поїздки; а мінімальна транзакція TCP передбачає дві туди-назад, одна туди- для обміну, друга-відправлення запиту та отримання відповіді. Припинення з’єднання виконується асинхронно, тому воно не відображається в часі.

Точкова діаграма хв HTTP GET проти хв Пінг (30951 байт)

Нижню межу можна також візуалізувати, відображаючи розподіл залишків між вимірюваннями та лінією y = 2 x (де y = час відповіді HTTP GET і x = мінімальний час відгуку пінг). Такий розподіл показано нижче. Показник різкого збільшення частоти вимірювань в міру наближення до нульового залишкового значення (y = 2х). Інтерквартильний діапазон (IQR), залишковий діапазон між яким падають 25% і 75% вимірювань, становить приблизно 220 мс, і на графіку позначається червоною лінією.

Залишків для HTTP = 2 * Мін пінг реагування (37218 байт)

Альтернативний спосіб продемонструвати, що ping пов’язаний з веб-продуктивністю, полягає в тому, щоб показати, що ping можна використовувати для передбачення, з якого набору реплікуваних веб-серверів отримати веб-сторінку. Докладніше про це див. динамічний вибір сервера в Інтернеті, Марк Е. Кровелла та Роберт Л. Картер.

Дослідження випадку Firehunter веб-сервера Whitehouse показало, що, хоча відповідь ping не відстежує аномальну ефективність роботи в Інтернеті, в цьому випадку втрата пакету ping зробила набагато кращу роботу.

Оцінка якості обслуговування в Інтернеті від Крістіана Хуйтема забезпечує вимірювання різних компонентів, що сприяють реагуванню на Інтернет. До таких компонентів належать: RTT, швидкість передачі, затримка DNS, затримка з’єднання, затримка сервера, затримка передачі. Звідси видно, що затримки між відправленням команди GET URL та прийомом першого байту відповіді – це оцінка затримки сервера (“на багатьох серверах, хоча і не обов’язково, ця затримка відповідає часу, необхідному для планування запитів на сторінку, підготуйте сторінку в пам’яті та починайте надсилати дані”) та становить від 30 до 40% тривалості середньої транзакції. Щоб полегшити це, вам, мабуть, потрібні більш потужні сервери. Швидше з’єднання очевидно допоможе іншим 60% затримки.

Також дивіться розділ нижче на інструментах, що базуються на Ping, для деяких кореляцій пропускної здатності з часом подорожі та втратою пакетів.

Що ми вимірюємо

Ми використовуємо ping для вимірювання часу реакції (час зворотної поїздки в мілісекундах (мс)), відсотків втрат пакету, мінливості часу відповіді як короткострокового (часова шкала секунди), так і довшого, а також відсутності доступності, тобто жодної відповіді на послідовність пінгів. Для обговорення та визначення  доступності див. Інтернет-ефективність: Аналіз даних та візуалізація – Біла книга XIWT. Ми також записуємо інформацію про пакети, що не вийшли з ладу, і дублюючі пакети.

За допомогою вимірюваних даних ми можемо створити довгострокові базові лінії для очікувань щодо засобів/медіанів та змінності часу реакції, пропускної здатності та втрати пакетів. За допомогою цих базових ліній ми можемо встановити очікування, надавати інформацію про планування, робити екстраполяції та шукати винятки (наприклад, сьогоднішній час відповіді більше ніж на 3 стандартних відхилення, більше середнього за останні 50 робочих днів) та підвищувати попередження.

Втрата

Втрати є хорошим показником якості посилання (з точки зору рівня втрат пакетів) для багатьох програм на основі TCP. Втрата, як правило, викликається перевантаженням, що, в свою чергу, призводить до того, що черги (наприклад, в маршрутизаторах) заповнюються, а пакети відкидаються. Втрата також може бути спричинена мережею, яка доставляє недосконалу копію пакету. Зазвичай це викликано бітовими помилками в посиланнях або в мережевих пристроях. Пакссон (див. кінцева динаміка пакетів) з вимірювань, проведених у 1994 та 1995 роках, зробив висновок, що більшість  помилок виходили з T1-посилань, а типовий показник становив 1 на 5000 пакетів. Це відповідає частоті помилок бітів для середнього пакету 300 байтів приблизно 1 на 12 мільйонів біт. IP має 16-бітну контрольну суму, тому ймовірність не виявити помилку у пошкодженому пакеті становить 1 на 65536, або 1 на приблизно 300 мільйонів пакетів. Найновіше дослідження, коли контрольна сума CRC та TCP не погоджується, опублікована в серпні 2000 року, вказує на те, що сліди Інтернет-пакетів за останні два роки показують, що 1 на 30 000 пакетів не відповідає контрольній сумі TCP, навіть на посиланнях, де CRC на рівні зв’язку має фіксувати всі але 1 з 4 мільярдів помилок. Ці помилки контрольної суми TCP вищого рівня (наприклад, вони можуть бути викликані помилками шини в мережевих пристроях чи комп’ютерах або помилками стеку TCP), ніж помилки рівня зв’язку, які повинні бути виявлені перевірками CRC.

Час відповіді

Час відповіді або час зворотної поїздки (RTT), коли складено графік проти розміру пакету, можна уявити  швидкість передачі даних (кілограмів байтів / сек (КБ / с)). Це стає все складніше, коли переходить до високопродуктивних посилань, оскільки діапазон пакетів порівняно невелика (зазвичай <1500 байт), і роздільна здатність часу обмежена. RTT пов’язаний з відстанню між сайтами плюс затримка при кожному стрибку по шляху між сайтами. Ефект відстані може бути приблизно охарактеризований швидкістю світла у волокні, і приблизно задається відстані / (0,6 * с), де c – швидкість світла (МСЕ у документі G.144, таблиця A.1, рекомендує множник 0,005 мсек / км, або 0,66с). Поєднуючи це разом із затримками стрибків, RTT R приблизно задається:

R = 2 * (відстань / (0,6 * с) + стрибок * затримка)

де коефіцієнт 2, оскільки ми вимірюємо час виходу та зворотнього руху для туди-назад. Це проілюстровано на малюнку нижче, що показує виміряну реакцію пінгу як функцію відстані між 16 парами сайтів, розташованих у США, Європі та Японії (Болонья-Флоренція, Женева-Ліон, Чикаго-У Нотр-Дам, Токіо -Осака, Гамбург-Дрезден, Болонья-Ліон, Женева-Майнц, Пітсбург-Цинциннатті, Женева-Копенгаген, Чикаго-Остін, Женева-Лунд, Чикаго-Сан-Франциско, Чикаго-Гамбург, Сан-Франциско-Токіо, Сан-Франциско-Женева та ін. Женева-Осака). Сині трикутники призначені для вимірюваної RTT (у мілісекундах), чорна лінія – це відповідність даним, зелена лінія – для y = x (відстань) / (0,6 * с), а червоні крапки складаються в стрибках із затримкою / стрибком приблизно 2,25 мс для кожного напрямку (тобто червоні крапки є теоретичним пристосуванням RTT). Як далеко ми використовували це? Веб-сторінку для отримання відстані між основними точками вздовж кожного маршруту “як ворона летить”. Найновіший показник, зроблений Марком Спіллером у березні 2001 року, приблизно в 10 університетах з UC Berkeley вимірював затримки маршрутизатора 500-700 мкс з кількома шипами в діапазоні 800-900 мкс.

Довжина маршруту (Rkm) може бути використана в місці відстані для деяких цілей виконання функції затримки передачі кадру (FTD). Якщо Dkm – відстань повітряного маршруту між межами, то довжина маршруту обчислюється наступним чином (це той самий розрахунок, що і у документі МСЕ G.826).

якщо Dkm <1000 км, то Rkm = 1,5 * Dkm

якщо 1000 км <= Dkm <= 1200 км, то Rkm = 1500 км

якщо Dkm> 1200 км, то Rkm = 1,25 * Dkm

Це правило не застосовується, якщо в маршруті є супутник. Якщо супутник присутній у будь-якій частині маршруту, то цій частині виділяється фіксований FTD в 320 мсек. Значення 320 мсек враховує такі фактори, як низький кут огляду земної станції та кодування, що виправляє помилки вперед. Очікується, що більшість ділянок, які містять супутник, не перевищуватимуть затримки 290 мсек. Якщо це геостаціонарний супутник, то нижня межа геосинхронної орбіти становить між 22 000 та 23 000 миль, швидкість світла ~ 186 000 миль, цифра туди та назад 45 000, а в обидва кінці – 90 000 миль, тому ми отримуємо прямо 500 мс.

Цей подовжений мінімальний RTT, спричинений геостаціонарними супутниками, дає корисну підпис для ідентифікації маршруту між монітором та ціллю, що включає геостаціонарний супутник. Приклад можна побачити на малюнку 5 Звіту Робочої групи з моніторингу ICFA-SCIC.

Затримки при кожному стрибку є функцією 3 основних компонентів: швидкості маршрутизатора, частоти тактового інтерфейсу та черги в маршрутизаторі. Перші два є постійними протягом коротких (декількох днів) періодів часу. Таким чином, мінімальні RTT дають міру відстані / (0,6 * с) + стрибків * ((швидкість інтерфейсу / розмір пакета) + мінімальний час пересилання маршрутизатора). Це число повинно бути лінійною функцією розміру пакету. Ефекти черги маршрутизаторів, з іншого боку, залежать від більш випадкових процесів черги та крос-трафіку, і тому вони є більш змінними. Це показано на графіку MRTG нижче, який показує дуже стабільний мінімальний RTT (зелена зона) та більш випадкові максимальні RTT (сині лінії), виміряні від SLAC до Університету Вісконсина з неділі 25 лютого 2001 року до понеділка 5 квітня 2001 року. Невелике сповільнення RTT близько вівторка, ймовірно, спричинено зміною маршруту.

Номера пінг інструменту

SLAC був також сайтом Surveyor. Геодезист здійснює односторонні вимірювання затримки (не використовуючи ICMP), використовуючи пристрої глобальної системи позиціонування (GPS) для синхронізації часу та виділені хостинг-моніторинг / віддалені хости. Ми порівнювали дані PingER та Surveyor для порівняння та порівняння двох методів та перевірки дійсності відлуння ICMP. Одне занепокоєння, викликане відлунням ICMP, – це можливість обмеження швидкості провайдерів Інтернет-провайдерів (ISP) швидкістю відлуння ICMP і, таким чином, призводить до недійсних вимірювань втрат пакетів, більше про це див. у розділі Gotchas вище.

Ми також використовуємо більш складні інструменти, такі як  FTP (для вимірювання масових швидкостей передачі) та traceroute (для вимірювання шляхів та кількості переходів). Однак, крім того, що складніше налаштувати та автоматизувати, FTP є більш нав’язливим у мережі та більше залежить від завантаження кінцевих вузлів. Таким чином, ми використовуємо FTP в основному в ручному режимі і отримуємо уявлення про те, наскільки добре працюють тести ping (наприклад,  Кореляції між FTP та Ping та Кореляції між пропускною здатністю FTP, Hops & Packet Loss). Ми також порівняли  прогнози пропускної здатності PingER з вимірюваннями NetPerf. Інший спосіб співвіднесення вимірювань пропускної здатності з втратою пакету – це  моделювання TCP пропускної здатності. 

Розрахунок середнього показника (MOS) 

Телекомунікаційна галузь використовує середній показник думки (MOS) як показник якості голосу. Значення MOS такі: 1 = погано; 2 = задовільно; 3 = справедливий; 4 = хороший; 5 = відмінно. Типовий діапазон для Voice over IP становить  3,5-2,2 (див. VoIPtroubleshooter.com). Насправді навіть на ідеальне з’єднання впливають алгоритми стиснення кодека, тому найвищий бал, який може досягти більшість кодеків, знаходиться в діапазоні 4,2–4,4. Для G.711 найкращим є 4.4 (або R-фактор (див. Рекомендацію МСЕ-T G.107, “Е-модель, обчислювальна модель для використання в плануванні передачі”) 94,3) і для G.729, яка виконує значне стиснення становить 4,1 (або коефіцієнт R 84,3).

Є три фактори, які суттєво впливають на якість виклику: затримка, втрата пакету, тремтіння. Інші фактори включають тип кодека, телефон (аналоговий чи цифровий), АТС тощо). У цьому підручнику ми покажемо, як ми обчислюємо тремтіння пізніше. Більшість рішень на основі інструментів розраховують те, що називається значенням “R”, а потім застосовують формулу, щоб перетворити його в бал MOS. Ми робимо те саме. Цей обчислення R до MOS є відносно стандартним (див., наприклад, МСЕ – Сектор стандартизації телекомунікаційних зв’язків Тимчасовий документ XX-E WP 2/12 для нового методу). Оцінка значення R становить від 0 до 100, де більша кількість краща. Типовими значеннями R до MOS є: R = 90-100 => MOS = 4,3-5,0 (дуже задоволено), R = 80-90 => MOS = 4,0-4,3 (задоволено), R = 70-80 => MOS = 3,6 -4,0 (деяке незадоволення), R = 60-70 => MOS = 3,1-3,6 (більше незадоволення), R = 50-60 => MOS = 2,6-3,1 (найбільше незадоволення), R = 0-50 => MOS = 1,0-2,6 (не рекомендується). Для перетворення затримки, втрати, тремтіння в MOS ми дотримуємось методу Nessoft. Вони використовують (у псевдокоді):

# Виберіть середню затримку в зворотному напрямку (у мілісекундах), додайте

# тремтіння навколо, але подвійний вплив на затримку

# потім додайте 10 для затримок протоколу (у мілісекундах).

Ефективна затримка = (Середня затримка + тремтіння * 2 + 10)

# Внесіть основну криву – відніміть 4 для значення R при 160 мс затримки

#(туди й назад). Все, що над цим отримує набагато агресивніший вивід.

якщо Ефективна затримка <160, то

   R = 93,2 – (Ефективна затримка / 40)

ще

   R = 93,2 – (ефективна затримка – 120) / 10

# Тепер вирахуємо значення 2,5 R на відсоток втрат пакету (тобто a

# втрата 5% буде введено як 5).

R = R – (втрата пакету * 2,5)

# Перетворіть R у значення MOS. (Це відома формула)

якщо R <0, то

   MOS = 1

ще

   MOS = 1 + (0,035) * R + (.000007) * R * (R-60) * (100-R)

Розрахунок внеску мережі до часу транзакцій

МСЕ розробив метод для обчислення внеску мережі в час трансакції в ITU-T Rec.G1040 “Мережевий внесок у час транзакцій”. Вклад залежить від RTT, ймовірності збитків (p), часу виходу з ретрансляції (RTO) та кількості, що бере участь у звороті (n). Мережевий внесок у час переходу (NCTT) подається у вигляді:

Середня (NCTT) = (n * RTT) + (p * n * RTO)

Типовими значеннями для n є 8, для RTO ми беремо 2,5 секунди, ми беремо RTT та ймовірність втрат (p) від вимірювань PingER.

Виведення пропускної здатності TCP від ​​вимірювань ping

Макроскопічна поведінка алгоритму уникнення перевантажень TCP Матісом, Семке, Махдаві та Оттом в рефераті комп’ютерних комунікацій, 27 (3), липень 1997 року, дає коротку та корисну формулу верхньої межі швидкості передачі:

Швидкість <(MSS / RTT) * (1 / sqrt (p))

де:

Швидкість: швидкість передачі TCP

MSS: максимальний розмір сегмента (фіксований для кожного шляху в Інтернеті, як правило, 1460 байт)

RTT: час у зворотній час (вимірюється TCP)

p: – швидкість втрати пакету.

Власне кажучи, збитки – це втрати TCP, які не обов’язково ідентичні збиткам ping (наприклад, стандартний TCP провокує збитки як частина його оцінки перевантаженості). Крім того, RTT- адреси ping відрізняються від того, як TCP оцінює RTT (див., наприклад,  Поліпшення оцінок часу в обороті в надійному транспортному протоколі.) Однак, особливо для низьких посилань на ефективність, це розумний оцінювач.

Можна оцінити  швидкість помилок бітів (BER) для оцінки втрат. Типовими значеннями є BER = 10 ^ -9 (тобто ймовірність втрати пакетів ~ 0,001% для 100 байтових пакетів) для електричної лінії та 10 ^ -12 для оптичної лінії (див. 10 гігабітний Ethernet та інтерфейс XAUI).

Якщо ви не можете емпірично виміряти p, почніть зі швидкістю помилки бітів очікування (BER) для 1000BaseT, 10 ^ -10 для ймовірності втрати. див.  Ціль продуктивності помилок для 400GbE.

Вдосконалену форму вищевказаного рівняння можна знайти в:  Моделювання пропускної здатності TCP: Проста модель та її емпірична перевірка  Дж. Падді, В. Фіру, Д. Таунслі та Дж. Курозе, в Proc. SIGCOMM Symp. Архітектура та протоколи комунікацій Серпень 1998, стор 304-314.

Швидкість = хв (Wmax / RTT, 1 / ((RTT / sqrt (2 * b * p / 3) + min (1, 3 * sqrt (3 * b * p / 8)) * (1 + 32 * p * р))))

де:

Wmax: максимальний розмір вікна перевантаженості.

b: це кількість пакетів, підтверджених затримкою ACK. Багато реалізацій приймачів TCP надсилають один накопичувальний ACK для двох отриманих послідовних пакетів (див. W. Stevens. TCP / IP Illustrated, т. 1 Протоколи. Аддісон-Уеслі, 1994), тому b зазвичай 2.

Поведінка пропускної здатності як функція втрати та RTT можна побачити, переглядаючи  Пропускну здатність проти RTT та втрати. Ми використовували формулу Mathis для порівняння вимірювань пропускної здатності PingER та NetPerf.

Нормалізація отриманої пропускної здатності

Для зменшення ефекту 1 / RTT у формулі Матіса для похідної пропускної здатності ми нормалізуємо пропускну здатність за допомогою:

Нормальна пропускна здатність = пропускна здатність * min_RTT (віддалений регіон) / min_rtt (моніторинг_регіон) безпосередність зв’язку.

Безпосередній зв’язок

Це показник для виявлення прямоти зв’язку між двома вузлами у відомих місцях. Значення прямолінійності означає, що шлях між хостами проходить приблизно за великим маршрутом кола. Значення, значно менші за 1, означають, що шлях дуже непрямий. Тут виведено виведення коефіцієнта прямолінійності напрям на основі мінімальної RTT.

RTD = відстань в обидва кінці,

RTD [км] = Напрям * min_RTT [мсек] * 200 [км / мсек]

Спрямованість дозволяє затримати мережеве обладнання та непрямість фактичного маршруту.

D = 1 шлях відстані

Напрям = D (км) / (min_RTT [мсек] * 100 [км / мсек])

Макс (спрямованість) = 1 = прямий (велике коло) маршрут і відсутність затримок у мережі

Спрямованість, отримана від міні-мами RTT, зазвичай становить ~ 0,45

Низькі значення зазвичай означають дуже непрямий маршрут або супутникове або повільне з’єднання (наприклад, бездротове з’єднання)

Напрямок> 1, ймовірно, визначає погані координати для хостів.

У випадку  візуальної трасування VTrace, різниця між стрибкоподібною дистанцією та дистанцією від кінця до кінця може забезпечити оцінку спрямованості. Відстань від кінця до кінця – це велика відстань у колі кола між джерелом та пунктом призначення, де як загальна відстань стрибка – це сума великої відстані між колами між усіма послідовними стрибками. У цьому випадку ми оцінюємо Directivty як (end_to_end_distance/ total_hop_distance).

Доступ до даних

Неочищені дані ping є загальнодоступними, див. Доступ до даних PingER щодо отримання даних та формату. Узагальнені дані також доступні з Інтернету у форматі розділеного на вкладку Excel (.tsv) у  детальних звітах PingER.

Пінґінг вузлів співробітників

Аналіз даних та презентація

Щоденні сюжети

Часи реакції ping будуються на кожні півгодини для кожного вузла, наприклад, див. графік Smokeping, якщо RTT та втрати. В основному це використовується для усунення неполадок (наприклад, подивіться, чи значно погіршилося за останні кілька годин).

3D сюжети вузла проти реакції проти часу доби

Побудувавши 3D-графік вузла проти часу та відгуку, ми можемо бачити кореляції кількох вузлів, які мають низьку продуктивність або одночасно недоступні (можливо, через загальну причину). Ліворуч – приклад, на якому показано кілька хостів (чорним кольором), всі вони недоступні близько 12 полудня.

Сюжети за останні 180 днів:

Довгострокові графіки, що показують час відгуку, втрату пакету та недоступність за останні 180 днів, також можуть вказувати на те, що служба  погіршується (або покращується).

Щомісячні середні показники відповідей та втрат, що повертаються на роки:

Таблиці щомісячних медіанів основного часу (7 ранку до 7 вечора в будній день)  1000 байт часу реакції на пінг та втрата пакету 100 байт пінг дозволяють нам переглядати дані, що повертаються на більш тривалі періоди. Ці табличні дані можуть бути експортовані в Excel та діаграми, зроблені на основі довгострокових втрат пакету ping.

Спокійна частота мережі

Коли ми отримуємо нульовий зразок втрати пакету (зразок відноситься до набору n pings), ми називаємо мережу спокійною (або не зайнятою). Тоді ми можемо виміряти відсоткову частоту того, як часто мережі виявились спокійні. Високий відсоток є свідченням доброї (спокійної або не дуже завантаженої) мережі. Наприклад, мережа, яка зайнята 8 робочих годин на тиждень, а спокій в інший час матиме відсоток спокою близько 75% ~ (загальна_години / тиждень – 5 буднів / тиждень * 8 годин / день) / (загальна_години / тиждень) . Цей спосіб подання втрат подібний за наміром до телефонної метрики секунд без помилок. Частота Quiescent мережі у таблиці показано відсоток (частота) зразків (де вибіркою є набір 10 100 байт пінгвів), який вимірював нульові втрати пакету. Зразки, включені до кожного звіту про відсотки, – це всі вибірки для кожного сайту за кожен місяць (тобто порядку 30 днів * 48 (періоди 30 хвилин) або близько 1440 проб) на ділянку / місяць.

Короткочасна мінливість або “тремтіння” часу відгуку дуже важливі для додатків у реальному часі, таких як телефонія. Перегляд веб-сторінок та пошта досить стійкі до тремтінь, але будь-який вид потокового носія (голос, відео, музика) цілком сприйнятливий до тремтіння. Тремтіння – симптом того, що є затори або недостатня пропускна здатність для управління трафіком. Тремтіння вказує довжину буфера де-тремтіння кодека VoIP, щоб запобігти надмірному або недостатньому потоку. Завдання може бути вказати, що, скажімо, 95% варіацій затримки пакетів повинні знаходитися в інтервалі [-30msec, + 30msec].

Один метод вимагає введення пакетів через регулярні проміжки часу в мережу та вимірювання змінності часу прибуття. IETF має метрику зміни затримки пакетів IP для метрик продуктивності IP (IPPM) (див. також RTP: транспортний протокол для додатків у режимі реального часу , RFC 2679 та RFC 5481.

Ми вимірюємо миттєву мінливість або “тремтіння” двома способами.

  1. Нехай виміру часу проходження (RTT) В Rя, то ми візьмемо «тремтіння» , як Inter Quartile Range (IQR) розподілу частот R. Дивіться приклад такої дистрибуції за затримкою в зворотному напрямку SLAC <=> CERN.
  2. У другому методі ми розширюємо чернетку IETF на метрику варіантів миттєвої затримки пакету для IPPM, яка є односторонньою метрикою на двосторонніх пінгах. Візьмемо IQR розподілу частоти dR, де dRi = Ri -Ri-1 . Зверніть увагу, що при обчисленні dR пакети не повинні бути суміжними. Дивіться приклад такого розподілу SLAC <=> CERN з двостороннім миттєвим варіантом затримки пакетів.

Обидва вищевказані розподіли можна визнати неагауссовими, тому ми використовуємо IQR замість стандартного відхилення як міру “тремтіння”. Також дивіться RFC 1889/3550.

Переглядаючи «тремтіння» Пінга між SLAC та CERN, DESY & FNAL, можна добре побачити два способи обчислення тремтіння треків один за одним (перший метод позначений IQR, а другий позначений IPD на малюнку). Вони змінюються на два порядки за день. Тремтіння між SLAC та FNAL набагато нижче, ніж між SLAC та DESY або CERN. Також слід зазначити, що CERN має більше тремтіння під час європейського дня, в той час як DESY має більше тремтіння вдень у США.

Ми також отримали міру тремтіння, взявши абсолютне значення dR, тобто |dR| . Іноді це називають “методом рухомого діапазону” (див. статистичне проектування та аналіз експериментів, Роберта Л. Мейсона, Річарда Ф. Геста і Джеймса Л. Гес. Джона Вілея і його синів, 1989). Він також використовується в RFC 2598 як визначення тремтіння (RFC 1889 має інше визначення тремтіння для використання в режимі реального часу та обчислення) див. гістограму рухомого діапазону для прикладу. На цьому малюнку пурпурова лінія – це сукупність сумарна, синя лінія – це експоненціальна відповідність даним, а зелена лінія – силова серія, придатна до даних. Зауважте, що всі 3 діаграми в цьому розділі про тремтіння – це зображення однакових даних.

Для того, щоб більш детально зрозуміти вимоги до VoIP та, зокрема, впливу застосування заходів якості обслуговування (QoS), ми встановили тестовий інтерфейс VoIP між SLAC та LBNL. Приблизна схема зображена праворуч. Лише напівзамикання SLAC показано на схемі, кінець LBNL аналогічний. Користувач може підняти телефон, підключений до АТС на кінці SLAC, і зателефонувати іншому користувачеві по телефону в LBNL через шлюз маршрутизатора VoIP Cisco. Шлюз кодує, стискає і т.д. голосовий потік в IP-пакети (за стандартом G.729), створюючи приблизно 24 кбіт/с трафіку. Потік VoIP включає пакети TCP (для сигналізації) та UDP. Підключення від маршрутизатора ESnet до хмари є постійною віртуальною схемою ATM 3,5 Мбіт/с. Не маючи конкурентного трафіку за посиланням, дзвінок підключається, і розмова проходить нормально з хорошою якістю. Потім ми вводимо 4 Мбіт/с трафіку на загальний 10 Мбіт/с Ethernet, до якого підключений маршрутизатор VoIP. На цьому етапі з’єднання VoIP розривається і більше ніяких з’єднань не можна робити. Потім ми використовували функцію Edge маршрутизованого рівня доступу (CAR) для позначення пакетів VoIP’, встановивши біти Per Hop Behavior (PHB). Потім маршрутизатор ESnet встановлюється для використання функції Wighted Fair Queuing (WFQ) для прискорення VoIP-пакетів. У цьому налаштуванні знову можна встановити голосові зв’язки, і розмова знову буде хорошої якості. Функція дозволеної швидкості доступу (CAR) для позначення пакетів VoIP’, встановивши біти Per Hop Behavior (PHB). Потім маршрутизатор ESnet встановлюється для використання функції Wighted Fair Queuing (WFQ) для прискорення VoIP-пакетів. У цьому налаштуванні знову можна встановити голосові зв’язки, і розмова знову буде хорошої якості.  

Передбачуваність послуг

Вимір мінливості послуги (або передбачуваності ping ) може бути отриманий за допомогою діаграми розкиду безрозмірних змінних щоденних середніх швидкостей передачі даних ping / максимальної швидкості передачі даних ping проти середньодобового успіху ping / максимального успіху ping (де% успіх = (загальні пакети – втрачені пакети) / Всього пакетів). Тут швидкість передачі даних ping визначається як (2 * байти в пакеті ping) / час відповіді. 2, оскільки пакет повинен вийти та повернутися назад. Інший спосіб перегляду співвідношень полягає в тому, що цифри біля 1 вказують на те, що середня продуктивність близька до найкращої. Числа не близько до 1 , як правило , викликані великими коливаннями в часі між пінг робочих годин і неробочий час, дивись, наприклад, UCD відповідь пінг для 3 Жовтня 1996 для прикладу добових варіацій. Деякі приклади графіків розсіювання прогнозування пінгу для різних частин Інтернету, виміряні з SLAC за липень 1995 р. Та березень 1996 р., Можна побачити нижче.

ДатаВсе хостыESnetСеверной АмерикеМеждународный
Июль ’95



Мар ’96



Можна додатково зменшити цю інформацію про розсіювання, побудувавши середньомісячний успіх пакету пінг / максимальний успіх пакета пінг порівняно із середньомісячним тиском пінгу / максимальною напругою пінгу за різні місяці, щоб побачити зміни. Такий сюжет для декількох Н. американських вузлів за липень 1995 р. Та березень 1996 р. Демонструє великі зміни, у всіх випадках – на гірше (новітні точки більше в нижній лівій частині сюжету).

Непередбачуваність

Можна також обчислити відстань кожної точки передбачуваності від координати (1,1). Ми нормалізуємо до максимального значення 1, поділивши відстань на sqrt (2). Я називаю це непередбачуваністю ping , оскільки це дає відсотковий показник непередбачуваності ефективності ping.

Доступність

Переглядаючи дані пінгів для виявлення 30-хвилинних періодів, коли від даного хоста відповіді не надходили, можна визначити, коли хост був відхилений. Використовуючи цю інформацію, можна обчислити пінгову недоступність = (# періоди зі зменшенням кількості вузла/загальна кількість періодів), # періоди спаду, середній час між відмовою (MTBF або середній час відмови MTTF)) та середній час на ремонт (MTTR). Зауважте, що MTBF = час вибірки / пінгова недоступність, де для зразка PingER – 30 хвилин. Доступність дуже залежить від віддаленого хоста, наприклад, якщо віддалений хост буде перейменований або видалений, хост здасться недосяжним, але в мережі може бути все добре. Таким чином, перш ніж використовувати ці дані для забезпечення довгострокових тенденцій мережі, дані слід ретельно очистити для немережевих ефектів. Приклади доступності пінгів та спадіння звітів є корисними.

Можна також виміряти частоту відключень за допомогою активних зондів та відзначити тривалість часу, протягом якого послідовні зонди не проходять.

Інший показник, який іноді використовується для вказівки наявності телефонної схеми, – це секунди без помилок. Деякі виміри щодо цього можна знайти в секундах без помилок між SLAC, FNAL, CMU та CERN.

Є також IETF RFC про Вимірювання Підключення та документ про Сучасну Систематику Високої Доступності, який може бути корисним.

Зіпсовані пакети

PingER використовує дуже простий алгоритм для ідентифікації та звітування про пакети замовлень. Для кожної вибірки з 10 пакетів слід перевірити, чи отримані порядкові номери відповідей у тому ж порядку, що і відправлені запити. Якщо не більше, цей зразок позначається як такий, що містить один або кілька відповідей поза порядком. Для заданого інтервалу (скажімо, за місяць) значення, повідомлене як зіпсоване, – це частка вибірок, які були позначені відповідями, що не входять в режим замовлення. Оскільки пакети пінгів надсилаються з інтервалом у одну секунду, очікується, що частка зразків, що вийшли з ладу, буде дуже маленькою, і, можливо, варто перевірити, коли це не так.

Дублікати пакетів

Дублюючі відповіді на пінг можуть бути спричинені:

  • Більше одного хоста мають однакову IP-адресу, тому всі ці хости відповідають на запит ехо-сигналу ICMP.
  • IP-адреса, що пінг-код, може бути адресою широкомовної передачі.
  • Хост має кілька стеків TCP, прив’язаних до адаптера Ethernet (див. http://www.doxpara.com/read.php/tcp_chorusing.html).
  • Маршрутизатор вважає, що у нього є два маршрути, за допомогою яких він може дістатись до кінцевого хоста і (імовірно помилково) пересилає ICMP запити ехо обох маршрутів, таким чином кінцевий хост бачить два запити ехо і відповідає двічі.
  • Можливо, два або більше (без маршрутизації) шляхів до кінцевого хосту, і кожен запит пересилається більш ніж одним шляхом.
  • NAT коробка, що неправильно поводиться.

Деякі тести, які можуть допомогти, включають:

  • Перевірку маршрутизаторів по маршруту, щоб побачити, чи хтось із них відповідає дублікатам.
  • Захопіть пакети пінгів і подивіться, чи повернуті всі пакети з однієї адреси Ethernet.

Ідея первинності дублюючих пакетів пінг походить від вимірювань PingER 31 березня 2012 року для 703 хостів у понад 600 країнах. З них 15 хостів відповіли дублюючими пінгами. Для 13 з 15 хостів це відбулося як на 100, так і на 1000 байт-пінгах. З 10 надісланих пінгерів 6 хостів отримали 1 дублінг пінг, 5 – 2 дубльовані пінги, 2 – 4 копії пінг, 1 – 3 копії пінг, а 1 пінг – 12 пінг для кожного надісланого пінгу. Сайти хостів варіюються від національних лабораторій (CERN, IHEP SU), розвинених країн (Ізраїль), країн, що розвиваються (Буркіна-Фасо, Малаві, Маврикій, Сьєрра-Леоне, Свазіленд, Замбія) та освітніх сайтів (SDSC). PingER просто повідомляє, чи були дублікати чи ні. Корисним показником є повідомлення про кількість отриманих пінгів/кількість надісланих пінгів. Отримане число може залежати від параметрів команди пінгу. Один з варіантів буде надсилати задану кількість пінгвів, поки не отримає команду назад чи тайм-аут. Інший варіант надішле 10 пінгерів і чекатиме (або вичерпуватиме), поки вони не будуть отримані. Отже значення метрики може також залежати від команди пінгів.

Поєднання всіх пінг-заходів

Можна скласти сюжет усіх вищезазначених пінг-заходів (втрата, реакція, недосяжність та непередбачуваність), щоб спробувати показати комбінацію вимірювань для набору хостів для заданого періоду часу. Наведений нижче графік на 1-11 березня 1997 р. об’єднує хостів у логічні групи (ESnet, N. America West, …), а в межах груп класифікує хостів на 100% байт-втрат пінг-пакету для SLAC прайм-тайму (7:00 – 19:00 по буднях), також синьою лінією показані часи відгуку в перші години, а також недосяжність та непередбачуваність пінгу. 

ping performance mar96

У вищенаведеному плані час втрат та реакції вимірюється під час основного часу SLAC (7:00 – 19:00, у будні дні), інші заходи – протягом всього часу.

Коефіцієнти втрат наводяться у вигляді графіку вище осі y=0 і складають для 100-байтних пакетів пінг-навантажень. Горизонтальні лінії вказуються при втратах пакетів 1%, 5% та 12% на межах визначених вище якостей зв’язку.

Час відповіді побудовано у вигляді синьої лінії на осі журналу, позначеної праворуч, і є часом кругової поїздки для 1000 пакетів корисних навантажень пінг-байту.

Непередбачуваність хоста побудована у вигляді гістограми, яка негативно виходить від осі у=0. Ведучий вважається недоступним через 30-хвилинний інтервал, якщо він не відповів ні на один з 21 пінгу, зроблений за той 30-хвилинний інтервал.

Непередбачуваність хоста тут побудована зеленим кольором як негативне значення, може становити від 0 (абсолютно непередбачувано) до 1 (дуже передбачувано) і є мірою змінності часу і втрат реакції пінгу протягом кожного 24 годинного дня. Він більш детально визначений у непередбачуваності Пінга.

Наступні спостереження також є актуальними:

Загалом хости ESnet мають хороші втрати пакетів (медіана 0,79%). Середні втрати пакетів для інших груп коливаються приблизно від 4,5% (Східна Америка) до 7,7% (Міжнародна). Зазвичай 25% -35% хостів у групах, що не належать до ESnet, знаходяться у бідному та поганому діапазоні.

Час відгуку для господарів ESnet в середньому становить близько 50 мс, для N. America Wes – близько 80 мс, для Східної Америки – близько 150 мс, а для міжнародних хостів – близько 200 мс.

Більшість недосяжних проблем обмежується кількома господарями переважно в групі International (Дрезден, Новосибірськ, Флоренція).

Непередбачуваність найбільш помітна для кількох міжнародних хостів і приблизно відстежує втрати пакету.

Якість

Для того, щоб можна було узагальнити дані, щоб значення можна було швидко зрозуміти, ми спробували охарактеризувати якість виконання посилань. Нижче наведено деякі заходи, що знаходяться за посиланнями.

Затримка

Найменший і найцінніший товар – час. Дослідження наприкінці 1970-х – початку 1980-х років Уолта Дохерті з IBM та інших осіб показали економічну цінність часу швидкого реагування:

0-0,4сІнтерактивна реакція з високою продуктивністю
0,4-2сПовністю інтерактивний режим
2-12сСпорадично інтерактивний режим
12с-600сПерерва в контактному режимі
600сПакетний режим

Докладніше про вплив часів відповіді див. у «Психологія взаємодії людини та комп’ютера», Стюарт К. Кард, Томас П. Моран та Аллен Ньюелл, ISBN 0-89859-243-7, опублікований Lawrence Erlbaum Associates (1983).

Існує поріг близько 4-5-х, коли скарги швидко зростають. Для деяких новіших Інтернет-додатків є інші порогові значення, наприклад, для голосу поріг для однобічної затримки відображається приблизно в 150 мс (див. Рекомендацію МСЕ G.114 Час односторонньої передачі , лютий 1996 р.) – нижче цього може бути дзвінок якості платних дзвінків, і вище цього моменту затримка спричиняє труднощі людям, які намагаються вести розмову, і фрустрація зростає.

Для збереження часу в музиці дослідники Стенфорда встановили, що оптимальна кількість затримки – 11 мілісекунд. Нижче цієї затримки люди, як правило, пришвидшувались. Вище цієї затримки вони мали тенденцію до уповільнення. Приблизно через 50 мілісекунд (або 70) дії, як правило, повністю розвалювалися.

Людське вухо сприймає звуки як одночасні лише в тому випадку, якщо їх чути протягом 20 мс один від одного, див. http://www.mercurynews.com/News/ci_27039996/Music-at-the-speed-of-light-is-researchers-goal

Для мультимедіа в реальному часі (H.323) Вимірювання та аналіз продуктивності трафіку H.323 дає затримку в одну сторону (приблизно коефіцієнт два, щоб отримати RTT): 0-150 мс = Добре, 150-300 мс = Прийнятно, і> 300 мс = бідно.

Коефіцієнт затримки ( SLA) для односторонньої мережевої затримки для Cisco TelePresence нижче 150 мсек. Це не включає затримку, індуковану кодуванням і декодуванням в кінцевих точках CTS.

Усі пакети, що складають кадр відеозапису, повинні бути доставлені до кінцевої точки TelePresence перед тим, як буфер відтворення вичерпується. Інакше може погіршитися якість відео. Джиттера цільового піку до піку для Cisco TelePresence знаходиться під 10 мс.

У статті про Інтернет зі швидкістю світла наведено кілька прикладів важливості зменшення RTT. Приклади включають такі пошукові системи, як Google і Bing, продажі Amazon та фондова біржа.

Для реального часу тактильного контролю та зворотного зв’язку для медичних операцій, дослідники Стенфордського університету (див. Shah, А., Харріс Д., & Gutierrez, D. (2002). «Виконання віддалених анатомії і хірургічної підготовки додатків при різних умовах мережі.» Всесвітня Конференція з питань освітіх мультимедіа, гіпермедіа та телекомунікацій 2002 (1), 662-667 ) встановила, що затримка в одну сторону становить <80 мс. була необхідна.

Карта погоди в Інтернеті визначає як погані будь-які зв’язки із затримками понад 300 мс.

Втрата

Для характеристики якості ми орієнтувались переважно на втрати пакетів. Наші спостереження полягають у тому, що понад 4-6% втрат пакетів відеоконференцій стає дратівливим, а носії мови, які не є рідною мовою, не можуть спілкуватися. Виникнення тривалих затримок 4 секунди або більше з частотою 4-5% і більше також дратує для інтерактивних заходів, таких як telnet та X windows. Вище 10-12% втрат пакетів є неприйнятним рівнем втрати пакетів назад і надзвичайно тривалими таймаутами, з’єднання починають розриватися, а відеоконференції непридатні (див. Також проблему марної передачі пакетів для мультимедіа через Інтернет , де вони говорять на сторінці 10 “ми робимо висновок, що для цього потоку відео якість відео не зрозуміла, коли рівень втрат пакету перевищує 12%”. З іншого боку, представники MSF (Multi Service Forum) заявили, що в результаті тестів на мережі наступного покоління для IPTV “тестування показало, що навіть половина 1% втрат пакетів у відеопотоці може зробити якість відео неприйнятною для кінця “користувачів “(див. Computerworld, 29 жовтня 2008 р.).

Спочатку рівні якості для втрати пакетів встановлювались на рівні 0-1% = хороший, 1-5% = прийнятний, 5-12% = поганий та більший ніж 12% = поганий.

ping performance mar96

Зовсім нещодавно ми покращили рівні до 0-0,1% відмінні, 0,1-1% = хороші, 1-2,5% = прийнятні, 2,5-5% = погані, 5% -12% = дуже погані та більше 12% = погано. Зміна порогів відображає зміни в нашому акценті, тобто в 1995 році ми в першу чергу переймалися електронною поштою та ftp. Ця цитата Верна Пакссона підсумовує головну проблему на той час: звичайна мудрість дослідників TCP стверджує, що рівень втрат на 5% має істотний негативний вплив на продуктивність TCP, оскільки це значно обмежить розмір вікна перевантаженості, а отже, і швидкість передачі, хоча 3% часто істотно менш серйозні. Іншими словами, складна поведінка Інтернету призводить до значних змін, коли втрати пакетів піднімаються вище 3%. У 2000 році ми також мали справу з програмами X-window, веб-продуктивністю та пакетними відеоконференціями. До 2005 року ми зацікавились вимогами VoIP у режимі реального часу і почали дивитися на голос через IP. Як правило, втрата пакетів у VoIP (і VoFi) ніколи не повинна перевищувати 1 відсотка, що по суті означає пропуск одного голосу кожні три хвилини. Алгоритми DSP можуть компенсувати до 30 мс відсутніх даних; більше, ніж це, і відсутнє аудіо буде помітно слухачам. Автомобільна Мережа Обміну (ANX) встановлює граничне значення для швидкості втрати пакетів (див Anx / Авто Linx Метрики ) , щоб бути менше , ніж 0,1%.

Робоча група МСЕ TIPHON (див. Загальні аспекти якості обслуговування (QOS) , технічний звіт DTR / TIPHON-05001 V1.2.5 (1998-09)) також визначила <3% втрати пакету як хорошу,> 15% для середньої деградаці] та 25% для поганої деградації – для Інтернет-телефонії. Дуже важко дати єдине значення, нижче якого втрата пакету дає інтерактивний голос задовільної / прийнятної / хорошої якості. Існує багато інших змінних, зокрема: затримка, тремтіння, приховування втрат пакетів (PLC), втрати випадкові чи розривні, алгоритм стиснення (більш сильне стиснення використовує меншу пропускну здатність, але є більше чутливою до втрати пакету, оскільки міститься більше даних / втрачено в одному пакеті). Див, наприклад, Звіт 1-ї події якості виступу VoIP ETSI , 21-18 березня 2001 року або Аспекти обробки мови, передачі та якості (STQ); Анонімний звіт про випробування з 2-ї події якості випробувань виступу 2002 ETSI TR 102 251 v1.1.1 (2003-10) або Підсумковий звіт про тестування якості третьої мови ETSI, розмовна якість мови для шлюзів VoIP та IP телефонії .

Джонатан Розенберг з Lucent Technology та Колумбійського університету в G.729 Відновлення помилок для інтернет-телефонії, представлене на конференції VON 9/1997, подав наступну таблицю, що показує співвідношення між середньою оцінкою (MOS) та послідовними втраченими пакетами.

Послідовні втрати пакетів погіршують якість голосу

Послідовно втрачені кадри12345
MOS4.23.22.42.11.7

де:

Середня оцінка думки

РейтингЯкість мовиРівень спотворень
5ВідмінноНепомітний
4ДобреПросто відчутний, не дратівливий
3СправедливийПомітний, трохи дратівливий
2БідніДратівливий, але не заперечний
1НезадовільноДуже дратує, заперечує

Якщо пакети VoIP розташовані на відстані 20 мсек, то втрата на 10% (припускаючи випадковий розподіл втрат) еквівалентна тому, щоб втратити 2 послідовних кадри кожні 2 секунди, тоді як втрата 2,5% еквівалентна втраті 2 послідовних кадрів кожні 30 секунд.

Таким чином, ми встановлюємо “Прийнятні” втрати пакету на рівні <2,5%. У роботі « Вимірювання та аналіз ефективності трафіку H.323» наведено наступне для VoIP (H.323): Втрата = 0% -0,5% Добре, = 0,5% -1,5% Прийнятно та > 1,5% = Погано.

Наведені вище пороги передбачають плоский розподіл втрат випадкових пакетів. Однак часто збитки бувають сплесками. Для кількісної оцінки послідовних втрат пакету ми використовували, серед іншого, умовну ймовірність втрат (CLP), визначену в характеристиці затримки та втрати пакету в Інтернеті від Дж. Болота в Журналі швидкісних мереж, т. 2, вип. 3 с. 305–323 грудень 1993 р. (також доступний в Інтернеті ). В основному CLP – це ймовірність того, що при втраті одного пакета наступний пакет також втрачається. Більш формально Conditional_loss_probability = Ймовірність (втрата (пакет n + 1) = вірно | втрата (пакет n) = істина). Причини таких вибухів включають час конвергенції, необхідний після зміни маршрутизації (10 секунд до 100 секунд), втрату та відновлення синхронізації в мережі DSL (10-20 секунд) та переконфігурацію дерев, що охоплюють міст (~ 30 секунд). Більш детально про вплив втратних пакетних пакетів можна дізнатися у Вплив якості виступу від випадкових та втрачених пакетних пакетів від C. Dvorak, внутрішнього документа МСЕ-Т. Ця стаття показує, що хоча для випадкових втрат падіння MOS лінійне із втратами пакету %, то для бурхливих втрат падіння відбувається набагато швидше. Також дивіться « Стрімкість пакетів» . Випадання MOS становить від 5 до 3,25 за зміну втрати пакету від 0 до 1%, а потім лінійне падіння до MOS становить приблизно 2,5 за втратою 5%.

Інші зусилля з моніторингу можуть вибирати різні пороги, можливо, тому що вони стосуються різних застосувань. Сторінка трафіку MCI позначає посилання зеленими, якщо вони втрачають пакет <5%, червоним, якщо> 10%, і помаранчевим між ними. У звіті про погоду в Інтернеті ми забарвлювали <6% втрати як зелені та > 12% як червоні, а помаранчеві – інакше. Таким чином вони обидві ліберальні, ніж ми або, принаймні, володіють меншою деталізацією. Гері Нортон у Network World у грудні 2000 (стор. 40) говорить: “Якщо більше 98% пакетів доставлено, користувачі повинні відчувати лише деградований час відповіді, а сеанси не повинні вичерпуватися”.

На малюнку нижче представлені частотні розподіли середньомісячних втрат пакетів для приблизно 70 сайтів, переглянуті з SLAC в період з січня 1995 по листопад 1997 року.

Через високу кількість прогнозування компресії та компенсації руху, використовуваного відеокодеками TelePresence, навіть невелика кількість втрат пакету може призвести до помітного погіршення якості відео. ОАС для мети втрати пакетів для Cisco TelePresence повинен бути нижче 0,05 відсотка в мережі.

Для реального часу тактичного контролю та зворотного зв’язку щодо медичних операцій дослідники Стенфорда виявили, що втрати не є критичним фактором і втрати до 10% можна допустити.

Однак для високої пропускної здатності даних на великі відстані (високі RTT), як видно з статті ESnet про пакетну втрату, втрати всього на 0,0046% (1 втрата пакета в 22 000) на 10Gbps посиланнях на MTU, встановленому на рівні 9000Bytes (вплив більше, ніж MTU за замовчуванням 1500Bytes) призводить до факторів 10 зменшення пропускної здатності для RTT > 10msec.

Тремтіння

Робоча група МСЕ TIPHON (див. Загальні аспекти якості обслуговування (QoS) DTR / TIPHON-05001 V1.2.5 (1998-09) технічний звіт) визначає чотири категорії деградації мережі на основі одностороннього тремтіння. Це:

Рівні деградації мережі на основі тремтіння

Деградаційна категоріяПік тремтіння
Ідеально0 мсек.
Добре75 мсек.
Середній125 мсек.
Бідний225 мсек.

Ми досліджуємо, як співвідносити односторонні пороги тремтіння з вимірюванням пінг (у зворотному або двосторонньому порядку). Ми використовували односторонні вимірювання затримки Surveyor (див. нижче) і вимірювали IQR односторонньої затримки (a => b і b => a , де підпис a => b вказує, що вузол моніторингу знаходиться на a і здійснює моніторинг віддаленого вузла в b) та різниці затримок між пакетами (a => b і J b => a). Потім ми додаємо дві односторонні затримки для еквівалентних часових позначок разом і отримуємо IQR для зворотної затримки в зворотній дорозі (a <=> b) та різниці затримок між пакетами (Ja <=> б). Переглядаючи порівняння одно- та двостороннього тремтіння, можна побачити, що розподіли розподілені не гауссово (будучи більш чіткими, але все ж із ширшими хвостами), тремтіння, виміряне в одному напрямку, може бути дуже відмінним від вимірюваного в іншому напрямку та що для цього у випадку, якщо вищезгадане наближення для зворотного шляху IQR працює досить добре (у межах двох відсотків угоди).

Перегляд веб-сторінок та пошта досить стійкі до тремтіння, але будь-який вид потокового носія (голос, відео, музика) цілком сприйнятливий до тремтіння. Тремтіння – симптом того, що є перевантаженість або недостатня пропускна здатність для обробки трафіку.

Тремтіння визначає довжину відтворювальних буферів кодеків VoIP, щоб запобігти надмірному або недостатньому потоку. Завдання може бути вказати, що, скажімо, 95% варіацій затримки пакетів повинні знаходитися в інтервалі [-30msec, + 30msec].

Для мультимедіа в реальному часі (H.323) Вимірювання та аналіз продуктивності трафіку H.323 дає один спосіб: тремтіння = 0-20 мс = добре, тремтіння = 20-50 мс = прийнятне, > 50 мс = погано. Ми вимірюємо тремтіння в обидва кінці, що приблизно в два рази більше, ніж тремтіння в одну сторону.

Для швидкого контролю в режимі реального часу та зворотного зв’язку для медичних операцій дослідники Стенфорда виявили, що тремтіння є критичним і потрібні тремтіння <1 мс.

Пропускна здатність

Вимоги до продуктивності (від AT&T)

  • 768k – 1.5Mbps: обмін фотографіями, завантаження музики, електронна пошта, веб-серфінг.
  • 3.0Mbps – 6.0Mbps – потокове відео, онлайн-ігри, домашні мережі.
  • > 6Mbps – розміщення веб-сайтів, перегляд телебачення в Інтернеті, завантаження фільмів.

Ось ще кілька вказівок:

  • Далі йдеться з роздумів щодо дизайну Cisco Telepresence над архітектурою PIN-коду . Використовувана пропускна здатність у кінцевій точці Cisco TelePresence залежить від факторів, які включають розгорнуту модель, потрібну роздільну здатність відео, сумісність із застарілими системами відеоконференцзв’язку, а також на те, чи розміщений високошвидкісний або низькошвидкісний допоміжний відео вхід для документальної камери або презентації слайдів. Наприклад, при розгортанні 1080p найкращої роздільної здатності відео з високошвидкісним допоміжним відео входом та сумісності, вимога пропускної здатності може досягати 20,4 Мбіт/с для CTS-3200 і CTS-3000, або 10,8 Мбіт / с для CTS-1000 і CTS-500 .
  • FCC Broadband Guide

Утилізація

Використання посилань можна зчитувати з маршрутизаторів через SNMP MIB (при умові, що хтось має право на зчитування такої інформації). “При близько 90% використання типова мережа відкидає 2% пакетів, але це змінюється. Посилання з низькою пропускною здатністю мають меншу ширину для обробки пакетів, часто відмовляючи пакетам при використанні лише 80%… Повна перевірка стану мережі повинна вимірювати пропускну здатність посилання щотижня. Ось запропонований код кольору:

  • ЧЕРВОНИЙ: Відмова від пакетів > 2%, не розгортайте нову програму.
  • ЯНТАРНИЙ: Використання > 60%. Розгляньте можливість оновлення мережі.
  • ЗЕЛЕНИЙ: Використання <60%. Прийнятно для нового розгортання програми. 

Високошвидкісне уповільнення , Гері Нортон, мережевий журнал, грудень 2000 р. Вищезгадане не вказує, за який період вимірюється використання. Ще в статті Нортона він говорить: “Ємність мережі… обчислюється як середня кількість робочих годин протягом 5 робочих днів”.

“Теорія черги дозволяє припустити, що коливання періоду звернення, о , змінюється пропорційно 1 / (1-L), де L – поточне навантаження на мережу, 0 <= L <= 1. Якщо Інтернет працює з потужністю 50%, ми очікуємо, що затримка в зворотньому напрямку може змінюватися на коефіцієнт +-  , або 4. Коли навантаження досягне 80%, ми очікуємо різницю 10. Інтернет-робота з TCP / IP, принципом, протоколами та архітектурою, Douglas Comer, Prentice Hall. Це дозволяє припустити, що можна отримати міру використання, переглянувши мінливість у RTT. Наразі ми не підтвердили цю пропозицію.

Доступність

Загальна вимога Bellcore 929 (GR-929-CORE Вимірювання надійності та якості телекомунікаційних систем (RQMS) (Wireline), активно використовується постачальниками та постачальниками послуг як основа звітування постачальників про квартальну ефективність, виміряну відповідно до цілей. Щороку після публікації останнього випуску GR-929-CORE такі переглянуті цілі виконання реалізовані, що вказує на те, що ядро ​​телефонної мережі має на меті 99,999% доступності, що означає менше 5,3 хвилин простою за рік. Як написано, вимірювання не включає відключення менше 30 секунд. Це спрямовано на поточні цифрові комутатори PSTN (такі як система електронної комутації 5 (5ESS) та Nortel DMS250), використовуючи сучасну технологію передачі голосу над ATM. Державна система комутації необхідна для обмеження загального часу відключення протягом 40-річного періоду менше ніж на дві години або менше трьох хвилин на рік, кількість еквівалентна доступності 99,99943%. При конвергенції даних і голосу це означає, що мережі передачі даних, які здійснюватимуть безліч служб, включаючи голос, повинні починатись від подібної або кращої доступності, або кінцеві користувачі будуть роздратовані і розчаровані.

Рівень доступності часто вкладається в Угоди про рівень обслуговування. Приведена нижче таблиця (на основі опитування Cahners In-Stat зразка постачальників послуг додатків (ASP)) показує рівні доступності пропонованих ASP та рівні, обрані клієнтами.

Пропоновані рівні
Пропоновані рівні

Вибирається замовником
Менше 99%19%26%
99% доступності24%39%
99,9% доступності15%24%
99,99% доступності5%15%
99,999% доступності5%18%
Більше 99,999% доступності15%13%
Не знаю18%13%
Середньозважений пропонований рівень доступності99,4%99,5%

Більш детальну інформацію про доступність тощо див. у Білій книзі Cisco про постійну доступність для мультисервісних мереж операторів про те, як Cisco прагне до високої доступності в мережах передачі даних; Сучасна таксономія високої доступності ; та документ IETF RFC 2498: Метрики IPPM для вимірювання підключення.

Спрямованість

Теоретичні обмеження щодо Спрямованості полягає у тому, що вона повинна бути ≥ 0 і ≤ 1. Значення 1 означає, що маршрут є великим колом, і лише затримка пов’язана зі швидкістю світла у волокні або електронах у міді. Значення > 1 зазвичай вказують джерело або місце призначення або обидва мають неправильні місця розташування, тому роблять Спрямованість корисною діагностикою для розташування хостів. Типові значення Спрямованості між науково-дослідними та освітніми сайтами у США, Канаді, Європі, Східній Азії та Австралії/Новій Зеландії коливаються від 0,15 – 0,75 з медіаною приблизно 0,4. Це є приблизно в 4 рази повільніше, ніж швидкість світла у вакуумі. Низькі значення Спрямованості зазвичай означають дуже непрямий маршрут або супутникове або повільне з’єднання (наприклад, бездротове з’єднання).

Групування

Зі збільшенням кількості пар хостів, що відстежуються, стає все більш необхідним об’єднання даних у групи, що представляють цікаві області. Ми виявили такі корисні категорії групування:

  • за районами (наприклад, N. America, W. Europe, Японія, Азія, країна, верхнього рівня);
  • за допомогою розділення пари хазяїв (наприклад, трансокеанічні посилання, міжконтинентальні зв’язки, Інтернет-точки eXchange );
  • Мережа постачальника послуг мережі, до якої підключений віддалений сайт (наприклад, ESnet , Internet 2 , DANTE…);
  • спільна зацікавленість (наприклад, XIWTHENP, експериментальна співпраця, наприклад, BaBar , європейські або національні лабораторії DOE, інтереси програми ESnet, perfSONAR );
  • шляхом моніторингу сайту;
  • один віддалений сайт, видно з багатьох моніторингових сайтів. Нам потрібно мати можливість вибирати групування шляхом моніторингу сайтів та віддалених сайтів. Також нам потрібна можливість включати всіх членів групи, приєднуватись до груп та виключати членів групи.

Деякі приклади того, скільки ~ 1100 пар PingER-моніторів-хостів віддалених сайтів знаходилися в глобальних групах областей, а групи спорідненості можна знайти в дистрибутивах пар PingER .

У той же час важливо ретельно вибирати віддалені сайти та пари хостів, щоб вони були репрезентативними для тієї інформації, яку сподівається дізнатися. Тому ми вибрали набір з приблизно 50 “сайтів маяків”, які відстежуються всіма сайтами моніторингу та які є репрезентативними для різних зацікавлених груп, які нас цікавлять:

Відсотки, показані праворуч від легенди діаграми втраченого пакету, – це поліпшення (зменшення втрат пакету) на місяць для експоненціальної лінії тренду, що підходить до даних про втрати пакету. Зауважте, що поліпшення на 5% на місяць еквівалентно покращенню на 44%/рік (наприклад, втрата на 10% зменшиться до 5,6% за рік).

Односторонні вимірювання

SLAC також співпрацює у проекті perfSONAR, щоб здійснити односторонні вимірювання затримки та втрат між сайтами perfSONAR. Кожен сайт perfSONAT має точку вимірювання, що складається з комп’ютера, підключеного до Інтернету, з GPS-приймачем. Це дозволяє точно синхронізувати часове штампування пакетів, що дозволяє однозначно вимірювати затримку. Сформовані оцінки затримок більш детальні, ніж PingER, та уточнюють асиметрію на Інтернет-маршрутах у двох напрямках. Детальніше про порівняння двох методів див. у зіставленні PingER та Surveyor .

RIPE також має проект Test Traffic для здійснення незалежних вимірювань параметрів підключення, таких як затримки та вектори маршрутизації в Інтернеті. На SLAC встановлено хост RIPE.

Програма активних вимірювань NLANR (AMP) для лауреатів HPC має на меті покращити розуміння ефективності мереж з високою продуктивністю, що їх бачать учасники та користувачі, а також допомогти в діагностиці проблем як користувачам мережі, так і її постачальникам. Вони встановлюють на місцях встановлену на FreeBSD машину, встановлену на стійку, і роблять повні сітчасті вимірювання активного пінгу між своїми машинами, при цьому пінги запускаються з інтервалом близько 1 хвилини. На SLAC встановлена машина AMP.

Більш детальні порівняння Surveyor, RIPE, PingER та AMP можна знайти на порівнянні деяких проектів з вимірювання продуктивності “Internet Active End-to-End”.

SLAC також є NIMI (Національна мережа інфраструктури вимірювання). Цей проект можна розцінювати як доповнення до проекту Surveyor, оскільки він (NIMI) більше зосереджується на наданні інфраструктури для підтримки багатьох методологій вимірювання, таких як пінг в один бік, TReno, traceroute, PingER тощо.

Університет Вайкато в Новій Зеландії також розгортає хостів Linux, кожен з яких має GPS-приймач, і проводить односторонні вимірювання затримки. Більше про це див. на сторінці Знаходження Затримки Вайкато. На відміну від проектів AMP, RIPE та Surveyor, проект Waikato проводить пасивні вимірювання нормального трафіку між існуючими парами, використовуючи підписи пакетів на основі CRC для ідентифікації пакетів, записаних на двох кінцях.

Інструмент вимірювання мережі на основі протоколу TCP здатний активно вимірювати втрати пакетів як в прямому, так і в зворотному шляху між парами хостів. Він має перевагу в тому, що він не вимагає GPS і не підлягає обмеженню або блокуванню швидкості ICMP (згідно з дослідженням ISI ~ 61% хостів в Інтернеті не перетворюються на пінги), однак для цього потрібна невелика модифікація ядра. 

Якщо одностороння затримка (D) відома для обох напрямків мережі Інтернет-вузлів (a, b), то затримка в зворотному напрямку R може бути обчислена так:

 R = Da=>b + Db => a

де D a => b – одностороння затримка, виміряна від вузла a до вузла b і навпаки.

Двосторонні втрати пакету P можуть бути отримані з односторонніх втрат (p) наступним чином:

P = pa => b+ pb => a– pa => b* pb => a

де pa => b – одностороння втрата пакету від вузла a до b і навпаки.

Є деякі IETF РЛК, пов’язані з вимірюванням затримки в одну сторони і втрат, а також кругла метрика затримки відключення.

Слідування

Ще одним дуже потужним інструментом діагностики мережевих проблем є слідування. Це дає змогу знайти кількість переходів на віддалений сайт і наскільки добре працює маршрут.

Джон МакАллістер з Оксфорду розробив статистику моніторингу маршрутів відстеження на основі стандартних утиліт слідування та пінг. Статистика збиралася через регулярні проміжки часу протягом 24 годин та надала інформацію про конфігурацію маршруту, якість маршруту та стабільність маршруту.

TRIUMF також має дуже гарний інструмент Traceroute Map, який показує карту маршрутів від TRIUMF до багатьох інших сайтів. Ми розглядаємо можливість спрощення таких карт для використання автономних систем (AS), що передаються через, а не маршрутизаторами.

Можна також побудувати графік пропускної спроможності FTP та кількість перестрибування стрибків, а також реакцію пінгу та втрату пакету, щоб шукати кореляції.

З’являється багато сайтів, які працюють із серверами traceroute (вихідний код (в Perl) доступний), які допомагають у налагодженні та розумінні топології Інтернету.

Деякі сайти надають доступ до мережевих утиліт, таких як nslookup, щоб можна було дізнатися більше про певний вузол. Кілька прикладів – SLAC та TRIUMF.

Вплив маршрутизації на продуктивність Інтернет в кінці

Глосарій

  • DSCP диференційовані послуги CodePoint. Differentiated Services CodePoint – це 6 біт у полі заголовка IP, які використовуються для вибору поведінки пакета за скачок. 6 біт для DSCP і 2 невикористаних біта призначені для витіснення існуючих визначень октету IPv4 TOS, детальніше див. RFC 2474.
  • MTU Максимальний блок передачі. Максимальна одиниця передачі – це найбільший розмір дейтаграми IP, яка може бути передана за допомогою конкретного з’єднання каналу передачі даних.
  • MSS Максимальний розмір сегмента. МТУ-40.
  • QSS QBone Scavenger Services. Послуги QBone Scavenger – це додатковий клас сервісу з найкращими зусиллями. Для цієї послуги виділяється (не жорсткий спосіб) невеликий об’єм мережі; коли недостатньо використана потужність за замовчуванням, QBSS може розширюватися, щоб споживати невикористане навантаження.
  • Receive Window (Rwin) Розмір буфера TCP, кількість пакетів, які надсилатиме ваша машина, не отримуючи ACK.

Детальна інформація


cronA cronjob викликає відповідні сценарії. У SLAC ця робота є у [email protected]/.trs/crontab. Для PingER1 сценарій називається timeping.pl, для PingER2 – pinger2.pl. У Слак сценарії Пінгер все в Perl, і якщо не вказано інше знаходяться в дорозі / AFS / SLAC / пакет / Netmon / Пінгер /

gather дані збираються в SLAC за сценарієм getdata.pl, який використовує Lynx, щоб отримати дані з CGI ping_data.pl сценарій на кожній ділянці моніторингу. Getdata.pl викликається щодня для збору даних на сайт архівації SLAC. Викликається з тієї ж самої роботи, що і виклики timeping.pl (див. вище).

analysis Інформацію про ланцюжок сценаріїв аналізу можна знайти у:“Відновлення історичних даних”, що пояснює весь ланцюжок аналізу. 

pingtable Основний механізм звітності здійснюється через сценарій pingtable.pl, який в SLAC зберігається в CGI PingER path / afs / slac / g / www / cgi-wrap-bin / net / offsite_mon / pinghistory

Тестер шейдера GLSL

Оригінал доступний на dgp.toronto.edu

Shader testing program

Що це?

Це невелика програма, яку я написав, щоб допомогти собі розробити деякі освітлювальні ефекти для моєї програми physxDraw. Вона повільно перетворюється на тестовий шар GLSL шейдерів для Linux. Я спробував Shader Designer в Linux, але у мене виникли проблеми з налаштуванням камери. Крім того, я використовую темну тему робочого столу (подібно до стилю цих сторінок) і не можу побачити код. Плюс я є великим прихильником Gvim у будь-якому разі редагування тексту чи коду, тому я уникав редактора і використовував його як пробне середовище. Але я не міг подолати проблеми з камерою, тому я закінчив писати власну систему.

Я визнаю, що це дуже примітивний додаток, і я ніколи не використовував жодного з таких інструментів, як NVIDIA`s FX Composer  або AMD/ATI `s RenderMonkey, оскільки вони не працюють на Linux. Тож я насправді не намагався наслідувати їм, я просто писав щось, що працювало на мене.

Зображення тизера вгорі показує основний графічний інтерфейс для shaderDev. Панель «Шейдери» дозволяє завантажувати будь-яку кількість шейдерів вершин та фрагментів та збирати їх в одну програму. Він також завантажить будь-які незарезервовані однакові значення та встановить їх значення. Інтерфейс налаштування значень досить незграбний – я, мабуть, перегляну його в майбутньому. Але це була швидка і брудна робота. На зображенні показаний мій шейдер освітлення на один піксель з текстурою для розмитого кольору.

Shader testing program

На цьому зображенні показані ті ж налаштування, що і раніше, але з використанням фіксованого конвеєра OpenGL. Зауважте, чим відрізняється відтінок! Текстура деревини маскує деякий ефект дискретизації, і мій шейдер має більше відбиваючих властивостей полірованої деревини. Я спочатку проектував цей шейдер для використання в physxDraw, але виявляється, що на повноекранний показник продуктивність падає в 10 разів!

На цьому зображенні також показана панель освітлення, яка дозволяє налаштувати всі властивості світильників. Інші панелі показані нижче і дозволяють задавати матеріали, текстури та форми.

Remaining panels

Що потрібно зробити

ShaderDev ще далеко не закінчений. Ще потрібно багато роботи. Ось деякі речі, які потребують вдосконалення, та деякі нездійснені функції.

• Більше форм, включаючи завантаження сіток (можливо, вимкнено файли).

• Включення на панелі “Форми” який-небудь спосіб редагування наборів текстурних координат.

• Завантаження атрибутів вершин з файлу для введення в шейдер.

•Кращий інтерфейс для встановлення значень однакових значень.

• Більше управління станом OpenGL, наприклад, функції змішування та тестування глибини.

• Потрібен спосіб малювати спрямовані вогні.

•<Ваша улюблена функція тут.>

Відомі помилки:

• Неможливо встановити єдині змінні, поки програма не буде використана. Потрібно мати можливість це зробити, якщо програма дійсна.

• Текстури не відображаються, поки не зміниться значення фільтра для мінімізації.

• Випадкові програми виходять з ладу під час видалення текстури з місця події.

• Піктограма для світла текстурується, коли ввімкнено текстурування.

Спробуй!

Код для shaderDev доступний тут. Вам також знадобляться такі багатоплатформні бібліотеки:

FLTK. Я використовував версію 1.1.7.

MagickWand від ImageMagick.

SCON для побудови.

• OpenGL 2.0 та перенасищення, звичайно.

Я протестував це лише на Ubuntu Linux Gutsy, але я думаю, що він повинен добре працювати на будь-якій іншій платформі Linux.

Стегоцефали (панцирноголові): чотириногі та інші хребетні з пальцями

Оригінал доступний на tolweb.org

Мішель Лоран

The Devonian terrestrial choanates Acanthostega and Ichthyostega
taxon links

Модифіковано з Керролл (1995), Лоран та Райз (1997) і Лоран (1998a-c). Розряд Whatcheeria відповідає Ломбарду і Болту (1995). Розряд маловідомих девонських таксонів (тих, кількість пальців яких є невизначеним: Elginerpeton, Metaxygnathus, Ventastega та Hynerpeton) відповідає Ahlberg (1998). Темноспондильні часто вважаються ранніми земноводними. Однак, зверніть увагу, що в даному філогенезі вони не є тісно пов’язаними з безпанцирними.

Містить групу: Лопастепері риби


Вступ

На цій сторінці розглядаються наземні хребетні та інші хребетні, у яких на кінцівках присутні пальці, а не плавники. Міцна кінцівка, характерна для цієї клади, зазвичай має чітко виражені суглоби та пальці (пальці рук та ніг) і носить назву chiridium. Ця група включає в себе близько 21 100 існуючих видів і, можливо, набагато більшу кількість вимерлих видів. Чотириногі – це тільки одна з декількох груп хребетних з chiridium (дивись розділ про класифікацію нижче).


Наземні хребетні поширені по всьому світу. Найбільш ранні представники цієї групи були помірно великими (з довжиною тіла 1-2,5 м). Найдавніші з відомих скелетних останків наземних хребетних були виявлені у верхньому девоні в Східній Гренландії (Клак, 1994). Наявність стежок в нижньому та середньому девоні в Австралії призвело до припущення, що дана група, можливо, виникла в період нижнього девону, принаймні, 400 000 000 років назад (Уоррен та ін., 1986), але пальці на цих відбитках не помітні, тому зазначені стежки могли бути залишені іншими лопастеперими.

Найбільша група наземних хребетних – це Tetrapoda (див. Розділ «Класифікація наземних хребетних» нижче). «Tetrapoda» означає «чотири лапи» і група була названа так, оскільки у її представників просто були чотири кінцівки, а не плавники. Даний таксон включає в себе близько 3 000 існуючих видів амфібій (жаб, саламандр і цецилій) та приблизно 18 100 існуючих видів амніот (ссавців, рептилій і птахів). Кількість вимерлих видів чотириногих невідома, але близько половини відомих на даний час видів чотириногих вимерли (Керролл, 1988).


Чотириногі виникли не пізніше міссісіпського періоду (близько 350 мільйонів років тому) – періоду, завдяки якому ми маємо уявлення про найстаріших відомих родичів живих амфібій. Родичі амніот, мабуть, існували в той час, але вони до сих пір не були знайдені. Скам’янілість, про яку велась мова раніше (Смитсон та ін, 1994; Керролл, 1995) як про ранній міссісіпський амніот або антракозаврів (Westlothiana), є, ймовірно, або stem-tetrapod, або ранньою амфібією (Лоран, 1998a). Стегоцефали (визначення цієї групи див. Розділ про класифікацію нижче) виникли не пізніше верхнього девону.

Загальна довжина чотириногих становить від 9,8 мм (жаба Psyllophryne didactyla) до 30 м (синій кит). Вони поширені по всьому світу і населяють всі основні місця проживання. Більшість з них наземні, але деякі повернулися у водне середовище, в якому жили наші далекі предки. До водних чотириногих відносяться різні саламандри (sirenidae, cryptobranchidae, proteidae і т.д.), Жаби (pipidae), деякі цецилії (typhlonectidae), шкірясті черепахи, морські змії, ластоногі (тюлені та моржі) і кити. У деяких чотириногих є здібності до польоту (птахи і кажани), в той час як інші планують (білки-летяги; Dermotherium, іноді звані «літаючими лемурами», навіть при тому, що вони не примати), і літаючі дракони (Draco volans).

Сторінка Історія життя стегоцефалів містить інформацію цієї непростої теми.

Основним органом дихання більшості стегоцефалів є легені, але у багатьох груп існують і інші органи дихання. Більш детальна інформація доступна на сторінці Дихання у стегоцефалів.

У багатьох стегоцефалів є барабанна перетинка для того, щоб чути високочастотні звуки, що передаються по повітрю, а орган бічної лінії виявлений у багатьох водних амфібій. Для отримання додаткової інформації відвідайте сторінку Слух у стегоцефалів.

Характеристики

Стегоцефали володіють великою історією скам’янілостей (Керролл, 1988). Філогенетичні дослідження визначили кілька виявлених характеристик (синапоморфій) у стегоцефалів:

  • Зникнення у представників деяких кісток черепа. У пандеріхтісів (групи лопастеперих риб, найбільш тісно пов’язаних з панцерноголовими), череп об’єднаний декількома кістками з плечовим поясом дуже міцно: зазначені кістки перестали існувати на самому початку еволюції наземних хребетних. Зникнення кількох кісток черепа також дозволила створити рухливу шию, що дозволяє рухати головою по відношенню до тулуба. Така особливість дозволяє при ходьбі досить статично тримати голову.
  • Зникнення очних кісток, що покривають зяброву камеру у кісткових риб. Ранні хоанові не потребують зябрової кришки, тому що внутрішні зябра у них перестали існувати, які притаманні їх раннім предкам. Проте, зяброва оболонка зникла, ймовірно, ще до зникнення внутрішніх зябер (Коутс та Клак, 1991).
  • Зміни хорди та ригидного хребта. Тіло хребта osteolepiforms є тонким і оточує хорду (жорсткий стрижень, присутній у всіх хордових та зберігся у людини в якості міжхребцевих дисків), сильно її не стискаючи. У стегоцефалів центральні шари товсті та звужують хорду. Спеціальні поверхні суглобів (зигапофізи) з’єднують нервові дуги одині з одним. Хорда коротше, тобто така, що не поширюється на черепну коробку. Хорда osteolepiforms поширювалася до місця, поблизу гіпофіза.
  • Чотири міцні кінцівки з окремими пальцями (пальцями рук та ніг). У ранніх лопастеперих риб, забезпечених плавниками, таких як Eusthenopteron, були міцні плавники з елементами, гомологічними плечової кістки, променевої кістки, ліктьовий, сполучної ланки, ліктьовий, стегнової, великогомілкової, малогомілкової і п’яткової кісток, але гомологічність більш дистальних елементів кінцівок є невизначеною та спірною. В даний час незрозуміло, чи є сегментовані, розгалужені, ендоскелетні променеві кістки в дистальній частині плавника лопастеперих, таких як Eusthenopteron або Tiktaalik, гомологічними пальцям. Були представлені як аргументи за (Шубін та ін., 2006), так і аргументи проти (Лоран, 2006) даної гіпотези.
  • Крижове ребро, що з’єднує осьовий скелет (хребет) з тазовим поясом (стегном). Це дозволяє передавати вагу тіла чотириногих на задні кінцівки. У osteolepiformes не існувало будь-якого кісткового зв’язку між їх осьовим скелетом і тазовим поясом. Зникнення променів дермального плавника (модифіковані лусочки, підтримуючі плавниками). Це просто означає видалення системи, в якій більше немає потреби та, ймовірно, яка на суші буде навіть заважати.

Зазначені особливості з’явилися не всі відразу і не раптово. У самих древніх відомих чотириногих, таких як Ichthyostega та Acanthostega, є проміжні параметри деяких з цих особливостей і є недолік в інших. Наприклад, Ichthyostega зберіг субоперкулярну кістку – яка становила частину очного комплексу, який покривав у osteolepiformes зяброву камеру. Acanthostega зберіг аноклетрум, що є однією зі складових, які пов’язували череп з плечовим поясом у остеоліпоформ (Коутс і Клак, 1991). Хорда у Ichthyostega та Acanthostega глибоко проникала в мозок, і у більшості її хвостових хребців були відсутні зігапофізи (Ярвік, 1952).
Зв’язок тазового поясу з крижовий ребром у Acanthostega була ще погано виражена. Нарешті, як у Ichthyostega, так і у Acanthostega зберігаються лепідотрихії в хвості, що вказує на те, що у згаданих таксонів все ще був хвостовий плавець. 

Попередній список включає виключно характеристики скелета, тому що всі самі ранні групи чотириногих вимерли, а пластичні анатомічні частини можна вивчати тільки на прикладі представників існуючих таксонів. Наступні характеристики зустрічаються у чотириногих, а ось у інших існуючих хребетних – немає. Це:

  • Шар мертвих, рогових клітин, який зменшує втрати води при випаровуванні. Такий шар є у амніот та у більшості безпанцирних. Кератин допомагає підтримувати шари ліпідів, що зменшують втрати води (сам кератин володіє поганими водонепроникними властивостями).
  • М’язовий язик з залозами розвинений в значній мірі. І все ж, у деяких безпанцирних присутній тільки основний язик, як у риб. Основний язик – це просто м’ясиста складка на дні рота, де власні м’язи відсутні, а рухливість обмежена.
  • Паращитовидна залоза бере участь в контролі рівня кальцію в крові.
  • Гардерова залоза, розташована перед оком. Ця залоза виділяє маслянисту рідину, що змащує очі.
  • Вомероназальний орган (орган Якобсона). Цей орган нюху розташований в піднебінні та, ймовірно, використовується для того, щоб відчувати запах їжі, що знаходиться в роті.
  • Втрата внутрішніх зябер. Зовнішні зябра, присутні у багатьох пристосованих до води безпанцирних та безпанцирних в стадії личинки, є новими структурами і не є гомологічними внутрішнім зябрам риб.


Важко визначити, коли саме з’явилися зазначені характеристики, тому що в скам’янілостях вони не збереглися (за винятком непрямих ознак внутрішніх зябер), а найближчі відомі родичі тетраподів вимерли. Однак ці ознаки не виявлені у двоякодихаючих (найближчих збережених родичів чотириногих). У Acanthostega – девонських стегоцефалів – все ще існували внутрішні зябра (Коутс та Клак, 1991), і Ichthyostega, ймовірно, зберіг їх теж, але ні в яких інших стегоцефалів, наскільки відомо, їх не було. Отже, внутрішні зябра, ймовірно, були втрачені на початку еволюції стегоцефалів, в девоні або в міссісіпський періоді (близько 360 мільйонів років тому), і в жодного чотирилапого не було внутрішніх зябер.

Класифікація наземних хребетних

У минулому більшість наземних хоанових були включені в надклас чотириногих (Гафні, 1979). Нещодавно чотириногі були формально визначені як краун-група (Готьє та ін., 1989). Краун-група – це скарб, який включає останнього загального предка двох або більше існуючих таксонів та всіх його нащадків. В цьому випадку чотириногі були визначені як скарб, який включає в себе останнього загального предка безпанцирних та амніотів, а також всіх його нащадків. 

Згідно Готьє та ін. (1989), клас чотириногих включав більшість відомих викопних наземних хребетних, оскільки вважається, що темноспонділи є стем-групою амфібій, тоді як емболомери, гефіростегіди та сеймуріаморфи вважалися більш тісно пов’язаними з амніотами, ніж з безпанцирними. Тому тільки кілька дуже ранніх наземних хребетних, таких як Ichthyostega і Acanthostega, були виключені з класу чотириногих.

Філогенез хоанових, представлений тут, передбачає, що темноспонділи, емболомери, гефіростегіди і сеймуріаморфи не є частиною краун-групи. Якщо це так, то зазначені таксони не належать до чотириногих, і поява «кінцівки чотириногих» передує появі самих чотириногих. У перших версіях цієї сторінки всіх саркоптерогів, що володіють пальцями, називали просто наземними хребетними, тому що формальна філогенетична таксономія всієї цієї клади не було запропоновано. Зазначена таксономія була опублікована недавно (Лоран, 1998a). Таксон стегоцефалів (який протягом тривалого часу включав всіх хребетних, за винятком безпанцирних та амніотів, що мають chiridium), визначав всіх хоантових як таких, що більш тісно пов’язані з Темноспонділами, ніж з Пандерехтисами (найближчим родичем чотириногих, про яких відомо, що у них були парні плавники). Тому стегоцефали включають в себе всі таксони, у яких є пальці, та кілька (Elginerpeton, Metaxygnathus, Ventastega і Hynerpeton), які можуть володіти парними плавниками. Всупереч попередньому використанню даного терміну, стегоцефалам тепер називають кладою. Термін «панцирноголові» буде використовуватись нижче, тому що він не передає гіпотетичну та, ймовірно, дещо помилкову інтерпретацію того, що всі хребетні, які мають пальці, є наземними. Як пояснюється нижче, самі ранні представники цієї клади, ймовірно, були просто пристосовані до життя у воді.

Примітка про вузол, позначений як Amphibia: інші обмежують назву Amphibia нащадками самого останнього загального предка існуючих амфібій (термінальний таксон Живі Амфібії в цьому дереві). Автор вважає за краще використання, вказане в древі, зазначеному вище, а визначення амфібій як і всіх чотириногих, пов’язаних тісніше з існуючими амфібіями, ніж з амніотами, має історичний пріоритет (Лоран, 1998a), але друге позначення було досить широко поширене та не може бути проігноровано. На цій сторінці термін «Amphibia» завжди відноситься до вузла, вказаного в древі вище, а існуючі амфібії називаються безпанцирними.

Примітка про вузол, позначений як Tetrapoda: інші розширюють використання зазначеної назви, щоб включити всіх хребетних, що мають кінцівки з пальцями (Лоран та Андерсон, 2004). Однак на цій сторінці Tetrapoda (чотириногі) завжди має на увазі вузол, зазначений в древі, розташованому вище.

Обговорення філогенетичних зв’язків

Філогенез панцирноголових є спірним. Майже всі таксономісти сходяться на думці, що існуючі амфібії утворюють монофілетичну групу (Lissamphibia – безпанцирні), яка тісно пов’язана з амніотами, але походження безпанцирних та амніотів є спірним. Лоран і Райз (1997, 1999), Лоран (1998a, b), а також Уаллін і Лоран (2004) припускають, що тонкопозвонкові є стем-групами амфібій і що діадектоморфи тісніше пов’язані з амніотами, ніж з безпанцирні. Отже, багато груп палеозойських панцирноголових, такі як темноспонділи і сеймоуріаморфи, з амніотами або безпанцирними тісно не пов’язані:

Проте, в самих ранніх дослідженнях та в декількох недавніх дослідженнях було припущення, що безпанцирні походять від темноспонділів і що діадектоморфи, сеймуріаморфи і емболомери тісніше пов’язані з амніотами, ніж з безпанцирними (Болт, 1969; Гафні, 1979; Готьє та ін., 1988, 1989; Мілнер, 1988, 1993; Панчен і Смитсон, 1988; Труб і Клотье, 1991; Ломбард і Сумида, 1992; Рута та ін., 2003а, б; Рута і Коутс, 2007). Тонкохребетних часто розглядалися як парафілетичну групу, в яку входили ранні родичі темноспонділів та безпанцирних. Тому більшість відомих стегоцефалів розглядалися як пов’язані з безпанцирними або амніотами. Вважалося, що тільки Ichthyostega та інші девонскі таксони (Acanthostega, Tulerpeton) належать до однієї з цих двох основних еволюційних ліній:

Деякі палеонтологи все ще пропонують поліфілетичне походження існуючих амфібій (Андерсон, 2007, 2008; Керролл, 2007; Андерсон та ін., 2008), де безногі земноводні належать до тонкохребетних, а безхвості та хвостаті земноводні – до темноспонділів. Мається на увазі, що гімнастофіонани тісніше пов’язані з амніотами, ніж з безхвостими і хвостатими земноводними. Даний філогенез несумісний з усіма опублікованими молекулярними і найбільш морфологічними філогенезами, які передбачають, що існуючі амфібії утворюють кладу, в якій амніоти виключені (Лоран, 2002). Крім того, перегляд шифрування основної підтримуючої матриці показує, що вона фактично підтримує монофілетичне походження безпанцирних з «тонкохребетних» (Мар’янович та Лоран, 2009). Дані про розвиток також були запропоновані на підтримку існуючої поліфілії амфібій (Шох і Керролл, 2003; Фребиш та ін., 2007), але ці аргументи були спростовані (Шох, 2006; Жермен і Лоран, 2009 року; Мар’янович і Лоран, 2009). Дані про розвиток не проводять відмінностей між різними гіпотезами про походження безпанцирних.

Самий недавній філогенез, який відстоює поліфілію безпанцирних (Андерсон та ін., 2008), частково заснований на недавньо описаному temnospondyl Gerobatrachus hottoni, який спочатку інтерпретувався як сестринська група Batrachia, яка гніздиться глибоко в темноспондилах; безногі земноводні відносяться до тонкохребетних. Цей висновок частково заснований на інтерпретації різних морфологічних ознак роду Gerobatrachus, таких як ніжка зубів (синапоморфія безпанцирних), яка знаходиться в основі зуба (злиті дистальні лапки 1 і 2; синапоморфія земноводних) і вузька, спрямована в бік піднебіння  (синапоморфія salientia). Проте, наявність синапоморфії декількох клад, а також інших, набагато більш простих ознак, таких як збереження постпаріетальності, пластіначтості і супратемпоральності, вказує на велику гомоплазію. Можливі інші інтерпретації морфології Gerobatrachus hottoni, і включення цього виду в першу матрицю даних, яка підтримує поліфілії безпанцирних (Макгоуен, 2002), все ще підтримує монофілетичне походження безпанцирних в межах тонкохребетних (Мар’янович і Лоран, 2008b).

У декількох молекулярних дослідженнях були запропоновані дуже ранні дати початку диверсифікації безпанцирних, починаючи приблизно з 337 млн ​​років тому (Чжан та ін., 2005) до 362 млн років тому (Сан Мауро та ін., 2005; Ролантс та ін., 2007 ). , Чжан та ін. (2005) також припустили, що це мало на увазі, що безпанцирні з’явилися від темноспондилів, але Лі і Андерсон (2006) вказали, що такі ранні дати диверсифікації більш сумісні з поліфілетичною гіпотезою, відповідно до якої існуючі амфібії утворюють кладу, яка виключає амніоти, але походить від тонкохребтових, і темноспонділів. Проте, нове молекулярне і палеонтологічне датування диверсифікації безпанцирних передбачає набагато більш недавню диверсифікацію для цієї групи, в перми (Мар’янович і Лоран, 2007). Розрахунок довірчого діапазону істинного стратиграфічного періоду безпанцирних, заснований на подальшій розробці самого складного методу, розробленого Маршаллом (1997), також передбачає пермське монофілетичне походження групи (Мар’янович і Лоран, 2008a). 


Додаткове обговорення та більш докладну інформацію про філогенезі можна знайти на сторінці Філогенез стегоцефалів. 

Походження стегоцефалів

Було запропоновано декілька сценаріїв, що пояснюють походження chiridium та причини, за якими хребетні виходять на сушу. Теорія, знайдена в більшості популярних книг, які говорить, що посушливий клімат, який колись вважався переважним в девоні, змусив наших лопастеперих предків виповзти з водойм (які в певний сезон висихали), щоб перебратись до більших та глибоких водойм (Ромер, 1933). Однак проблема з цим сценарієм полягає в тому, що девон більше не вважається таким періодом, коли були сезонні посухи, а класичні пізнодевонські виявлення, такі як ескумінак в Квебеці, Канада, в даний час вважаються стічними (отже, сезонна посуха не може виникнути, так як рівень моря в значній мірі не залежить від пори року). Ендоскелет плавників тетраподоморфів, у яких було достатньо плавники – недавно вивчений у сімейства тріхоптерідів з роду Eusthenopteron – був, мабуть, дуже губчастим і, мабуть, не підходив для того, щоб витримувати значні механічні навантаження протягом тривалих періодів часу, як це відбувалося б при тривалих наземних прогулянках (Лоран та ін., 2007). Крім того, недавні дослідження функціональної морфології висувають припущення, що кінцівки могли розвиватися, щоб дозволити нашим раннім предкам ходити по дну дрібних водойм або боліт (Едвардс, 1989). Відкриття досить вичерпних зразків девонських хоанів Acanthostega (Коутс і Кларк, 1990) підтверджує, що їхні кінцівки були погано пристосовані для прогулянок по суші (Циммер, 1995). Припущення стосовно наявності внутрішніх зябер у Acanthostega також підтверджує, що ця тварина все ще була в основному водною (Коутс і Кларк, 1991). Перехід від водного середовища до земного, схоже, зайняв більше часу, ніж вважалося раніше.

Рання еволюція кінцівок


Давно відомо, що компоненти, гомологічні стілоподію (стегно і плечова кістка) і зевоподію (променева кістка, ліктьова кістка, великогомілкова кістка і мала гомілкова кістка), зустрічаються у тетроподоморфів (як це викладено, наприклад, у Грегорі, 1911), але до недавніх пір мало що було відомо про час появи різних ознак кінцівок у чотириногих. Останнім часом на цьому фронті досягнуто значного прогресу. Наприклад, нещодавнє гістологічне дослідження показало, що парні плавники Eusthenopteron foordi володіли справжніми довгими кістками, які росли в довжину та товщину завдяки ендохондральному і періостальному окостенінню, як і у чотириногих (Меньє і Лоран, у пресі). Бойсверт та ін. (2008) показали, що дистальна частина грудного плавника у Panderichthys (одного з тетраподоморфів, забезпечених плавниками, найбільш близьких до краун-груп) складається з декількох радіалів, як і слід було очікувати від виду, тісно пов’язаного з панцироголовими. Більш рання реконструкція, яка представляла одну велику дистальну пластинку замість кількох менших радіальних ліній, здається неправильною інтерпретацією.

До недавнього часу найдавнішим незаперечним доказом наявності пальців були залишки скелета з самого кінця девону (фаменський період). Чотири девонських таксона, за припущеннями включених в древо, представлене вище, відомі з фрагментарних останків. Фрагментарна природа останків цих родів не дозволяє достовірно оцінити їх спорідненість, хоча Коутс (1996) і Альберг (1998) припустили, що вони більш тісно пов’язані з чотириногими, ніж з родом panderichthys (найближчими відомими родичами чотириногих, які, як відомо, зберегли парні плавники ). До таких загадкових таксонів відносяться Elginerpeton (Альберг, 1995), Ventastega (Альберг і ін., 1994), Metaxygnathus (Кемпбелл і Белл, 1977) і Hynerpeton (Дейшлер та ін., 1994). Їх аппендикулярний скелет погано відомий (або не відомий), і вони виключені з найменшої клади, в яку входять хребетні, які мають кінцівки. Отже, вони могли зберігати плавники (Лоран та ін, 2000). Однак недавнє виявлення стежок відноситься до періоду середнього девону (Eifelian) (Нідзвецкій та ін., 2010) в покинутому кар’єрі Захельме (Польща) підвищує ймовірність того, що такі форми, як Elginerpeton, мають пальці. Далі Нідзвецкий та ін. (2010) припускають, що ця стежка має на увазі, що у девонських стегоцефалів дуже погана скам’янілість, оскільки це передбачає (з їхньої точки зору) наявність шести довгих примарних ліній, що тягнуться від середнього до пізнього девону у стегоцефалів, крім того, до додаткових ліній привидів у близькоспоріднених тетраподоморфів, таких як Panderichthy, Tiktaalik, Elpistostege і Livonia (див. рисунок, частина A). Тим не менш, це твердження може бути перебільшене в силу того, що точне систематичне положення творця стежки в Захельмье невідомо. Він може представляти більш базальну групу, виключену з найменшої клади, яка включає в себе Elginerpeton, Ventastega і більш краун-групові види, а це буде означати одну безіменну споріднену стегоцефалам лінію, що тягнеться від середини до пізнього девону, в додаток до кількох безіменних ліній тетраморфів, що володіють плавниками (Лоран, 2010 року; малюнок, частина B).

Phylogenetic tree with two possible placements of the Zachelmie trackway

Можливі філогенетичні розташування польської середньо-девонські стежки. А – розташування, запропоноване Нідзвецким та ін. (2010). B – розташування, запропоноване (в тексті) Лораном (2010). З огляду на наявні докази, жодне з них не може бути спростовано. Безіменні роди позначені синім кольором. Гілки трохи нижче можливого положення стежки позначені зеленим кольором. Частина А перенесена з малюнка 5b Нідзвецким та ін. (2010).

Вважається, що наявність п’яти пальців на передніх і задніх кінцівках у чотириногих є зародковим і це найбільше число пальців, яке було у наших ранніх предків. П’ять пальців, ймовірно, були в наявності у самих ранніх чотириногих, але не у самих ранніх панцироголових. Недавні відкриття показали, що у самих ранніх стегоцефалів було більше пальців; У Acanthostega було вісім пальців на передніх кінцівках, у Ichthyostega було сім пальців на задніх, а у Tulerpeton було шість пальців на передніх (Лебедєв, 1986; Гулд, 1991). Однак ці «зайві» пальці були швидко втрачені, оскільки, як відомо, ні у одного постдевонского панцироголового не було більше п’яти пальців.


Коутс (1991, 1996) припустив, що пентадактильність виникала двічі (хоча б, у випадку з передньою кінцівкою), тому що в його передбачуваних філогенезах девонський полідактильний панцироголовий Tulerpeton тулерпетон, як годиться, був більш тісно пов’язаний з амніотами, ніж з безпанцирними. Тому він стверджував, що відновлення від полідактильного до пентадактильного стану відбувалося у антракозавров (амніот та їх вимерлих родичів) і в амфібій (хоча пентадактильність у амфібій відомо тільки виходячи з декількох зразків; у більшості безпанцирних є тільки чотири пальці в кисті). Однак повторний аналіз цих даних та включення Tulerpeton в матрицю даних, яка включає більше таксонів, дозволяє припустити, що пентадактильність з’явилася тільки один раз, задовго до розбіжності між амфібіями і антракозаврами (Лоран, 1998c). Цей висновок є результатом розміщення Tulerpeton в більш базальної позиції в філогенезі за межами клади, що включає всі пост-девонські (і всі пентадактильні) таксони.

Завоювання суші хребетними

Перші хребетні з кінцівками, такі як Acanthostega і Ichthyostega, належали до таксонів, які жили у воді (Клак, 2002), тому що вони, вірогідно, зберегли внутрішні зябра, про що свідчать борозенки на кератобранхіальних м’язах, які могли вмістити аферентні зяброві артерії. Вони також зберегли постбранхіальну пластинку лиману, яка могла відмежовувати гіллясту камеру ззаду (Коутс і Клак, 1991). Крім того, вони зберегли лепідотрихію в хвостовому плавці та добре розвинений орган бічної лінії, як показують канали його головної частини.


Внутрішні зябри, можливо, зникли досить рано за часів кам’яновугільного періоду, і у панцирноголових немає ніяких слідів lepidotrichia після девону, і це може вказувати на трохи менший водний спосіб життя. Проте, орган бічної лінії зберігся у більшості кам’яновугільних і багатьох приміських панцирноголових, що говорить про те, що багато видів все ще були переважно водними. Відсутність канавок для органу бічної лінії не є надійним критерієм для визначення способу життя, відповідного суші, оскільки орган може бути присутнім, не залишаючи слідів на скелеті. Оскільки форма тіла ранніх панцирноголових досить консервативна, водні види не обов’язково сильно відрізняються від наземних за формою тіла (Лоран, 2008). Таким чином, додаткові критерії, такі як мікроанотомія кістки, були вивчені, щоб визначити, коли хребетні стали наземними (Лоран та ін., 2004; Жермен і Лоран, 2005). Попередні результати припускають, що у панцирноголових в ранньому карбоні з’явився наземний спосіб життя (Крилов та ін., 2008), але для отримання надійних результатів доведеться вивчити ще багато видів.

Концентрація кисню в атмосфері, мабуть, могла зіграти роль в тому, щоб хребетні могли переміщатися на сушу. Перші водні панцирноголові з’явилися, коли атмосферний кисень був присутній в низькій концентрації. Розрив Ромера, період, протягом якого відомо дуже мало панцирноголових, являє собою заключну фазу цього епізоду низької концентрації кисню. Незабаром після того, як концентрація кисню в атмосфері досягла і навіть перевищила свій нинішній рівень, панцирноголові піддалися вражаючому еволюційному розгалуженню, яке включало в себе перших наземних хребетних. Це еволюційне розгалуження паралельно відбувалося у членистоногих. Так, Вард та ін. (2006) припускають, що концентрація кисню викликала чи полегшувала діяльність членистоногих і хребетних тварин на суші, і що концентрація кисню близько 20% в атмосфері була нижнім порогом, який дозволив перейти від зябрового дихання у воді до дихання з використанням повітря у хребетних і членистоногих.

Первісне середовище проживання стегоцефалів

Довгий час передбачалося, що першими стегоцефалами були прісноводні види, подібні існуючим амфібіям і дипноанам (Ромер, 1933). Тим не менш, багато досліджень, проведених в 1980-х роках, показали, що ранні саркоптеригіани (включаючи дипноани) найчастіше були морськими формами (Жанвьер, 1996). Аналогічним чином, недавно було показано, що кілька класичних пермокарбононосних місцевостей, які дали панцирноголовим і які довгий час вважалися (принаймні, палеонтологами хребетних) репрезентативними середовищами, проявляють морський вплив (Лоран і Солер-Гийон, 2006, 2010; Шульц, 2009). Видається ймовірним, що багато хто з найбільш ранніх панцирноголових були прибережними формами, про що свідчать середньодевонські стежки, які були залишені в приливному або лагунному середовищі (Нідзевский та ін., 2010) і в явно морському середовищі проживання Тулерпертона (Лебедєв, 1986). ). Однак деякі їхні близькі родичі, такі як Tiktaalik (Дешлер та ін., 2006) і деякі ранні панцирноголові, такі як Ichthyostega і Acanthostega (Клак, 2002), були інтерпретовані як прісноводні форми. Цілком ймовірно, що в пізньому палеозої панцирноголові мешкали в солоній, прісній і наземному середовищі. Непереносимість солоної води, яка характерна для більшості безпанцирних, мабуть, є аутапоморфією безпанцирних (Лоран і Солер-Гийон, 2010).

Інші назви наземних хребетних

Stegocephalians


Рекомендована література 

Альберг П. Е. 1995. Elginerpeton pancheni та сама рання клада чотириногих. Nature, 373: стор. 420-425.

 Альберг П. Е. 1998. Посткраніальний ствол, що залишився у чотириногих після девону. Скат Крейг, Морайшір, Шотландія. Zoological Journal of the Linnean Society, 122: стор. 99-141.

 Альберг П. Е., Е. Лукшевічс і О. Лебедєв. 1994. Перші знахідки чотириногих з девону (верхнього фамеського ярусу) в Латвії. Філософські праці Королівського товариства, B, 343: стор. 303-328.


Андерсон, Дж. С. 2007 Включення онтогенезу в матрицю: філогенетична оцінка доказів розвитку щодо походження сучасних амфібій. В: Великий перехід в еволюції хребетних, (ред. Андерсона Дж. С і Сьюса Х.-Д.). Стор. 182-227. Indiana University Press, Блумінгтон.

Андерсон Дж. С. 2008. Походження сучасних амфібій. Evolutionary Biology, 35: 231-247.

Андерсон Дж. С., Р. Р. Рейс, Д. Скотт, Н. Б. Фребіш і С. С. Сумида. 2008. Безпанцирні періоду ранньої пермі з Техасу, а також походження жаб і саламандр. Nature, 453: стор. 515-518.


Бойсверт С. А., Е. Марк-Курик і П. Е. Альберг. 2008. Немовля плавник Panderichthys і походження пальців. Nature, 456: стор. 636-638.

Болт, Дж. Р. 1969. Походження безпанцирних: ймовірні протобеспанцирні періоду нижньої пермі з Оклахоми. Science, 166: стор. 888-891.

Кемпбелл К. С. У. і М. У. Белл. 1977. Первісна амфібія періоду пізнього девону з Нового Південного Уельсу. Alcheringa, 1: 369381.

Керролл, Р. Л. 1988. Палеонтологія і еволюція хребетних. Нью-Йорк: W. H. Freeman and Company.

Керролл Р. Л. 1995. Проблеми в філогенетичному аналізі палеозойских хоанових. Бюлетень Національного музею природної історії Парижа, 4-я серія 17: стр. 389-445.

Керролл Р. Л. 2007. Палеозойські предки саламандр, жаб і цецилій. Zool. J. Linn. Soc. 150: стор. 1-140.

Клак, J.A. 1994. Черепа самих ранніх з відомих чотириногих, а також еволюція стремечка і овального вікна. Nature, 369: стор. 392-394.

Клак Дж. А. 2002. Набираючи обертів: походження і еволюція чотириногих. Блумінгтон: Indiana University Press, 369 с.

Коутс М. 1991. Новий палеонтологічний внесок в онтогенез і філогенез кінцівок. В: Дж. Р. Хінчкліфф (ред.) Шляхи розвитку кінцівок хребетних, стор. 325-337. Нью-Йорк: Plenum Press.

Коутс М. І. 1996. Девонські чотириногі Acanthostega gunnari; Ярвік: постчерепна анатомія, базальні взаємозв’язки чотириногих і приклади еволюції скелета. Праці Королівського товариства Единбурга, 87: стр. 363-421.

Коутс, М. І. та Дж. А. Клак. 1990. Полідактилія кінцівок найраніших відомих чотириногих. Nature, 347: стор. 66-69.

Коутс, М. І. та Дж. А. Клак. 1991. Рибоподібні зябри і дихання у самого раннього з відомих чотириногих. Nature, 352: стор. 234-236.

Дейшлер E. B., Н. Х. Шубін, К. С. Томсон і В. В. Амарал. 1994. Девонські чотириногі з Північної Америки. Science, 265: стор. 639-642.

Дейшлер E. B., Н. Х. Шубін і Ф. А. Дженкінс мл. 2006. Девонська риба, схожа на чотириногих, і еволюція будови тіла чотириногих. Nature, 440: стор. 757-763.

Едварс, J. 1989. Дві перспективи розвитку кінцівки чотириногих. The American Zoologist, 29: стр. 235-254.

Фрьобіш Н. Б., Р. Л. Керролл і Р. М. Шох. 2007. Окостеніння кінцівок в палеозойських апатеон сімейства branchiosauridae (темноспондилі) і рання еволюція преаксіального домінування в розвитку кінцівок чотириногих. Evolution & Development, 9: стр. 69-75.

Гафні Е. С. 1979. Монофілія чотириногих: філогенетичний аналіз. Бюлетень Музею природознавства ім. Карнегі, 13: стр. 92-105.

Готьє Дж., А. Г. Клюге і Т. Роу. 1988. Рання еволюція амніот. В М. Дж. Бентон (ред.) Філогенез і класифікація чотириногих, Том 1: земноводні, рептилії, птахи: стор. 103-155. Oxford: Clarendon Press.

Готьє Дж., Д. С. Каннателла, К. Де Кейроз, А. Г. Клюге і Т. Роу. 1989. Філопенія чотириногих. У Б. Фернхольм, К. Бремер і Х. Йорнваль (ред.) The Hierarchy of Life: стор. 337-353. Нью-Йорк: Elsevier Science Publishers B.V. (Biomedical Division).


Жермен Д. і М. Лоран. 2005. Мікроанатомія променевої кістки і спосіб життя в амніот (хребетні, чотириногі). Zoologica Scripta, 34: стор. 335-350. Жермен Д. і М. Лоран. 2009. Еволюція ряду окостенінь у саламандр і походження хвостатих земноводних, проаналізовані за допомогою синхронізації подій і не існуючих раніше методів. Evolution & Development, 11: стр. 170-190.

Гулд С. Дж. Вісім (або менше) маленьких пальців. Natural History, січень 1991 року, стор. 22-29. 

Грегорі В. К. 1911. Кінцівки Еріопса і походження парних кінцівок від плавників. Science 33: стр. 848-849. Жанвьер P. 1996. Ранні хребетні. Оксфордські монографії по геології і геофізики. Оксфорд: Oxford University Press, 393 с.

Ярвік Е. 1952. Про рибоподібний хвіст у стегоцефалів сімейства Ichthyostegidae з описами нового стегоцефала і нового кистеперого з верхнього девону східної Гренландії. Meddelelser om Grønland, 114: стор. 1-90.

А. Крилов, Д. Жермен, А. Кановіль, П. Вінсент, М. Саше і М. Лоран. 2008. Еволюція мікроанатомії кісток гомілок чотириногих і застосування її в палеобіологічному заключенні. Journal of Evolutionary Biology, 21: стр. 807-826.

Лоран М. 1998а. Важливість глобальної парсімонії та історичного упередження в розумінні еволюції чотириногих. Частина I – систематика, еволюція середнього вуха і влаштування щелеп. Annales des Sciences Naturelles, Zoologie, Paris, 13e Série 19: стр. 1-42.

Лоран М. 1998b. Важливість глобальної парсімонії та історичного упередження в розумінні еволюції чотириногих. Частина II – центр хребта, реброва вентиляція і педоморфоз. Annales des Sciences Naturelles, Zoologie, Paris, 13e Série, 19: стр. 99-114.

Лоран М. 1998c. Переоцінка походження пятиперстності. Evolution, 52: стр. 1476-1482.

Лоран, M. 2002. Філогенія чотириногих, походження земноводних і визначення найменування чотириногих. Syst. Biol., 51: стр. 364-369.

Лоран, M. 2006. Мізерні свідоцтва і мінливі точки зору на розвиток апендикса. Zoologica Scr. 35: стр. 667-668.


Laurin M. 2008. Systématique, paléontologie et biologie évolutive moderne: l’exemple de la sortie des eaux des vertébrés. Collection Parcours LMD – Sciences de la vie et de la Terre, ed. J. Segarra. Paris: Ellipses, 176 pp.

Лоран М. 2010. Як хребетні покинули воду. Переклад М. Лорана. Берклі: University of California Press, XV + 199 с.

Лоран М. і Дж. С. Андерсон. 2004. Значення найменування чотириногих в науковій літературі: обмін. Systematic Biology, 53: стр. 68-80. Лоран, M. і Р. Р. Райз. 1997. Новий погляд на філогенез чотириногих. В С. Сумида і К. Мартін (ред.) Походження амніот: завершення переходу на сушу: стор. 9-59. Лондон: Academic Press.


Лоран M. і Р. Р. Райз. 1999. Нове дослідження Solenodonsaurus janenschi і перегляд походження амніот і еволюції стегоцефалів. Canadian Journal of Earth Sciences, 36: стр. 1239-1255.

 Лоран, M., Жірондот, M. і де Рікле, A. 2000. Рання еволюція чотириногих. Trends Ecol. Evol., 15: стр. 118-123. Лоран М., Жірондот М. і М.-М. Лот. 2004. Еволюція мікроанатомії довгих кісток і способу життя у безпанцирних. Paleobiology, 30: стр. 589-613. 

Лоран М. і Р. Солер-Гийон. 2006. Найдавніший з відомих стегоцефалів (Sarcopterygii: Temnospondyli) з Іспанії. Journal of Vertebrate Paleontology, 26: стр. 284-299.

Лоран М. і Р. Солер-Гийон. 2010. Осмотичне відхилення і середовище проживання ранніх стегоцефалів: непрямі дані з парсимонії, тафономії, палеобіогеографії, фізіології і морфології. В кн.: М. Веколі і Дж. Климента (ред.). Процес заболочування: моделювання складних взаємодій на кордоні біосфери і геосфери (339): стр. 151-179. Лондон: Геологічна суспільство Лондона.

Лебедєв О. А. 1986. Перша згадка про девонського чотириногого в СРСР. Доповіді: Розділ наук про Землю, 278: стор. 220-222.

Ли М.С. І. і Андерсон Дж. С. 2006. Молекулярний годинник і походження сучасних амфібій. Mol. Phyl. Evol. 40: стр. 635-639.

Ломбард, Р. Е. і Дж. Р. Болт. 1995. Невідоме раніше примітивне чотириноге Whatcheeria deltae раннього карбону періоду з Айови. Palaeontology, 38: стр. 471-494.


Ломбард, Р. Е. і С. С. Сумида. 1992. Недавній прогрес в розумінні ранніх чотириногих. The American Zoologist, 32: стр. 609-622.

Мар’янович, д. & Лоран М. 2007. Скам’янілості, молекули, часи розбіжності і походження безпанцирних. Syst. Biol., 56: стр. 369-388.

Мар’янович Д. і М. Лоран. 2008a. Оцінка довірчих діапазонів стратиграфічних підрозділів вищих таксонів: ситуація з Lissamphibia. Acta Palaeontologica Polonica, 53: стр. 413-432.

Мар’янович Д. і М. Лоран. 2008b. Переоцінка доказів, що підтверджують неортодоксальну гіпотезу про походження тих, хто дожив до наших днів амфібій. Contributions to Zoology, 77: стр. 149-199.

Мар’янович Д. і М. Лоран. 2009. Походження сучасних амфібій: коментар. Evolutionary Biology, 36: стр. 336-338.

Маршалл С. Р. 1997. Довірчі діапазони стратиграфічних підрозділів з невипадковим розподілом горизонтів з копалинами. Paleobiology, 23: стр. 165-173.

Макгоуен, G.J., 2002.Земневодні Albanerpetontid з нижньої крейди Іспанії та Італії: опис і перегляд їх систематики. Zool. J. Linn. Soc., 135: стор. 1-32.

Меньє Ф. Ж. і М. Лоран в пресі. Мікроанатомічне і гістологічне дослідження довгих кісток девонських лопастеперих риб Eusthenopteron foordi. Acta Zoologica 19 стор., 3 рисунка, 1 таблиця (рання версія доступна на веб-сайті журналу).

Мільнер А. Р. 1988. Взаємозв’язок і походження живих амфібій. В М. Дж. Бентон (ред.) Філогенія і класифікація чотириногих, Том 1: Амфібії, Рептилії, Птахи, стор. 59-102. Oxford: Clarendon Press.

Мільнер, А. Р. 1993. Палеозойські родичі безпанцирних. Герпетологічне монографії 7: стор. 8-27.

Нідзвецкий Г., П. Шрек, К. Наркевич, М. Наркевич, П. Е. Альберг, 2010. Стежки чотириногих з періоду раннього Середнього Девона в Польщі. Nature, 463: стор. 43-48.

Нуссбаум, Р. А. 1977. Rhinatrematidae: нове сімейство цецилій (Amphibia: Gymnophiona). Періодичні доповіді Музею зоології Мічиганського університету, 682: стор. 1-30.

Панчен, А. Л. і Т. Р. Смитсон. 1988. Взаємозв’язки між самими ранніми чотириногими. В М. Дж. Бентон (ред.) Філогенія і класифікація чотириногих, том 1: земноводні, рептилії, птахи: стор. 1-32. Oxford: Clarendon Press.


Ролантс, К., Гауер, Д. Дж., Уілкінсон М., Лоадер, С. П., Біджу, С. Д., Гійом К., Моріо Л. і Боссайт Ф., 2007. Глобальні моделі диверсифікації в історії сучасних земноводних. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 104: стор. 887-892. 

Ромер А. С. 1933. Палеонтологія хребетних. Перше видання, Чикаго: University of Chicago Press.

Рута, М. & Коутс, М. І. 2007. Періоди, вузли і конфлікт характеристик: звернення до проблеми походження безпанцирних. J. Syst. Paleontol., 5: стор. 69-122.

Рута М., М. І. Коутс і Д. Д. Л. Квик. 2003. Ще раз про ранні взаємодії чотириногих. Біологічні огляди Кембриджського філософського товариства, 78: стр. 251-345. Рута М., Дж. Е. Джеффрі і М. І. Коутс. 2003. Супер-родовід ранніх чотириногих. Праці Королівського товариства Лондона, серія B, 270: стор. 2507-2516.


Сан Мауро Д., Венсес, М., Алькобендас, М., Зардоя, Р. і Мейер, A. 2005. Первісна диверсифікація живих амфібій сталася раніше, ніж розпад Пангеї. Am. Nat., 165: стор. 590-599. 

Шох Р.Р. 2006. Онтогенез черепа: паттерни розвитку риб, що зберігаються за основними кладами чотириногих. Evolution & Development, 8: стор. 524-536. 

Шох Р.Р. і Р.Л. Керролл. 2003. Онтогенетичні докази палеозойського походження саламандр. Evolution & Development, 5: стор. 314-324. 

Шульце Х.-П. 2009. Інтерпретація морських і прісноводних палеосередовищ в пермо-карбонових відкладах. Палеогеографія, палеокліматології, Палеоекологія, 281: стор. 126-136. 

Шубін Н. Х., Дешлер Е. Б. і Дженкінс Ф. А. мл., 2006. Грудний плавник Tiktaalik roseae і походження кінцівки чотириногих. Nature, 440: стор. 764-771.


Смитсон, Т. Р., Р. Л. Керролл, А. Л. Панчен і С. М. Ендрюс. 1994. Westlothiana lizziae з Візейська о-ва Східний Кірктон, Західний Лотіан, Шотландія і скарби амніот. Праці Королівського товариства Единбурга, 84: стр. 383-412. 

Труб Л. і Р. Клотье. 1991. Філогенетичне дослідження зовнішніх і внутрішніх зв’язків панцирних (Амфібії: темноспондильні). У Х.-П. Шульце і Л. Труб (ред.) Походження вищих груп чотириногих – Протиріччя і консенсус: стор. 223-313. Ітака: Comstock Publishing Associates. 

Уаллін Г. і М. Лоран. 2004. Морфологія черепа і схожість ряду Microbrachis, а також переоцінка філогенії і способу життя перших земноводних. Journal of Vertebrate Paleontology, 24: стр. 56-72.


Уорд П., С. Лабандейра, М. Лоран і Р. Бернер, 2006. Підтвердження Розриву Ромера як періоду з низьким рівнем кисню, що обмежує час початку наземної трансформації членистоногих і хребетних. Слухання Національної Академії Наук Сполучених Штатів Америки, 103: 16818-16822. 

Уоррен, А., Р. Джапп і Б. Болтон, 1986. Найперша стежка чотириногих. Alcheringa, 10: стр. 183-186. 

Чжан П., Чжоу Х., Чен Ю.К., Лю Ю.Ф. і Кю, Л.-Х. 2005. Мітогеномні точки зору на походження і філогенію живих амфібій. Syst. Biol., 54: стр. 391-400. 

Циммер Ч., Виходячи на сушу. Discover, червень 1995 року, стр. 118-127.

Інформація в інтернеті

Для загального ознайомлення з чотириногими і їх близькими родичами, спробуйте Введення в тетраподів (UCMP, Berkeley).

Існує переказ цієї сторінки на Албанську мову, люб’язно наданий Радкою Марич, китайський переклад Остіна Коула від MattressMozz, переклад на іспанську від emfurn.com, переклад на російську мову від UKEdubirdie, переклад на малайзійський від Лінлі Ло з Down To Five.

Правоволодіння ілюстраціями

The Devonian terrestrial choanates Acanthostega and Ichthyostega

Наукова назва: Acanthostega gunnari Ichthyostega

Коментарі: Девонські наземні хоанові Acanthostega (знизу) та Ichthyostega (збоку).

Посилання: вперше опублікована в журналі Discover

Творець: Ілюстрація Альфреда Камаджяна

Статус зразка – Викопне – Період: Девон

Copyright © 1995 Альфред Камаджян

Про цю сторінку

Я хотів би подякувати пана Джона Хатчінсона, пані Патрісію Лай і пана Метью Марлоу, які редагували цю сторінку. Я в боргу перед доктором Девідом Медісона, який надав неоціненну допомогу в форматуванні цієї сторінки, її лінкування з іншими сторінками на сайті Tree of Life, і чиї численні пропозиції поліпшили подання цієї сторінки. Я також дякую Катю Шульц за перевірку моїх періодичних оновлень перед їх публікацією.

Мішель Лоран

Національний музей природознавства, Париж, Франція

Кореспонденцію з приводу цієї сторінки потрібно відправляти Мішелю Лорану за адресою [email protected]Page Copyright © 2011 Мішель Лоран