Журнал «Компьютерра» №1-2 за 2006 год

Топология низших размерностей стала отдельной ветвью математики по удивительной причине – в многомерном случае все гораздо проще! Уже в 50-е и 60-е годы утверждения, аналогичные гипотезе Пуанкаре, были доказаны для более высоких размерностей. Трехмерный же случай продолжал оставаться камнем преткновения.

Доказательство Григория Перельмана (см. врезку) основано на идеях, которые развил в начале 1980-х годов Ричард Гамильтон (Richard Hamilton). Эти идеи неожиданным образом выводят топологические заключения из фактов о дифференциальных уравнениях – так называемых потоках Риччи (Ricci flows), обобщающих уравнения термодинамики. Впрочем, в доказательстве Перельмана долгое время не могли разобраться ведущие топологи мира, и вряд ли оно когда-нибудь станет темой популярной статьи.

Алгоритмическая версия

К теме этой статьи примыкает интересная для компьютерщиков область математики – вычислительная топология. Вычислительные и распознавательные задачи есть, оказывается, и в этой абстрактной науке. С одной из таких задач связана и предпринятая в 1974 году очень интересная попытка решения проблемы Пуанкаре в ее алгоритмической версии.

Каждая трехмерная поверхность задается некоторым (не будем вдаваться в подробности) дискретным кодом – конечным набором символов. Одна и та же поверхность имеет бесконечное число различных кодировок. Естественный вопрос: существует ли алгоритм, определяющий по заданному кодовому слову, задает ли оно трехмерную сферу («алгоритмическая проблема Пуанкаре»). Именно эту задачу атаковали в 1974 году А. Фоменко (тот самый), И. Володин и В. Кузнецов [Володин И.А., Кузнецов В.Е., Фоменко А.Т., «О проблеме алгоритмического распознавания стандартной трехмерной сферы», Успехи математических наук, 1974, т. 29, N 5, с. 71-168.]. Они предположили, что определенное свойство кода (оно было названо «волной») дает критерий «сферичности». Однако строго доказать им удалось только, что наличие «волны» гарантирует – перед нами сфера. Доказать же, что в любом коде, задающем сферу, имеется «волна» никак не получалось. Тогда авторы сделали весьма стильный по тем временам ход – провели масштабный компьютерный эксперимент. Была написана программа для машины БЭСМ-6, которая случайным образом генерировала коды, задающие трехмерную сферу, и проверяла наличие в них «волны». В эксперименте, потребовавшем весьма длительного счета, был проверен миллион таких случайных представлений сферы – и во всех обнаружилась волна! С точки зрения здравого смысла – веский аргумент в пользу корректности предложенного алгоритма. Но авторы, будучи серьезными математиками, разумеется, воздерживались от поспешных заявлений. И не напрасно – спустя пару лет один из бывших учеников Фоменко обнаружил контрпример…

Спустя двадцать лет алгоритм распознавания 3-сферы (за экспоненциальное время) был построен[Abigail Thompson. Thin position and the recognition problem for S3. Math. Res. Lett., 1(5):613–630, 1994.]. Общая же проблема алгоритмического распознавания поверхностей размерности 3 открыта, она активно изучается и сегодня. Для более высоких размерностей давно известна ее неразрешимость, для размерности 2 она была решена еще раньше, а вот в нашем родном трехмерье все почему-то невероятно сложно устроено.

Леонид Левкович-Маслюк

[[e-mail]]

ТЕХНОЛОГИИ: Видео-невидимо Что можно посмотреть в Интернете?

По мере распространения широкополосных подключений к Сети среди частных пользователей все больше корпораций пытаются привлечь клиентов возможностями, открывающимися благодаря новым скоростям, – прежде всего видеоконтентом.

На менее требовательных к толщине канала музыкальных сервисах получить сверхприбыли нынче трудно. Несмотря на то что продажи музыки в онлайне растут как на дрожжах (по 300% в год!), прорваться на этот рынок практически невозможно. Конечно, случаются и сюрпризы – взять хотя бы новую бизнес-модель распространения легального контента через пиринговые сети, по которой не так давно в сотрудничестве с Sony начал действовать некогда популярный файлообменник Mashboxx. Но все же работать в сфере онлайн-музыки сложно из-за острейшей конкуренции. Именно поэтому предоставление видеоинформации – несравненная по привлекательности возможность для многих компаний стать частью перспективного рынка.

Большие деньги?

Все многообразие способов выхода на рынок в общем-то сводится к двум основным: продаже контента и эксплуатации пользовательского интереса к нему. Классическим и самым распространенным воплощением последнего направления является организация поиска контента в Сети. Хотя встречаются и оригинальные задумки – например, выпустить некий плейер, довести его до культового статуса и начать стричь купоны.