Реконструкция сообщества ранних цветковых и папоротников из местонахождения Большой Кувшин (Приморский край). Иллюстрация Павла Алексеева.
Цветковые — группа растений, которая доминирует в наши дни. По оценкам специалистов, она включает более 350 тысяч видов. Известно, что цветковые появились в раннем мелу, а уже к концу мела расселились по всему земному шару и стали доминировать во флорах.
Слой туфа в разрезе отложений френцевской свиты.
Исследованием ранних этапов эволюции цветковых занимаются ученые во всем мире, в том числе и научная группа нашего Ботанического музея. Недавно совместно с коллегами из других научных учреждений они опубликовали статью, посвященную определению возраста местонахождения Большой Кувшин в Приморском крае, откуда известно уникальное сообщество травянистых цветковых и папоротников.
Исследованные цирконы.
В ходе полевых работ сотрудниками Ботанического музея совместно с учеными из ФНЦ биоразнообразия ДВО РАН в отложениях френцевской свиты рядом с остатками древних цветковых был обнаружен слой туфа. Эта горная порода образовалась в результате выпадения вулканического пепла. Находка стала большой удачей, ведь в туфе содержатся цирконы, исследование которых позволяет установить точное время образования породы. Такая датировка была сделана в Институте геологии и геохронологии докембрия (Санкт-Петербург). В результате удалось установить, что возраст рассматриваемых отложений, а значит, и сообщества с ранними цветковыми, составляет около 109 миллионов лет, что соответствует концу раннего мела.
Полученные данные были сопоставлены с результатами абсолютного датирования других находок ранних цветковых на Дальнем Востоке России и на севере Китая, в том числе и флороносных слоев формации Исянь, откуда известны древнейшие макроостатки цветковых, включая знаменитый архефруктус. В результате была получена последовательность, отражающая эволюцию цветковых в раннем мелу Восточной Азии. Полученные данные важны не только для понимания особенностей ранних этапов расселения цветковых в рассматриваемом регионе, но также могут быть использованы для уточнения возраста местонахождений с ранними цветковыми в других областях, где определить точный возраст отложений невозможно.
Приглашаем всех любителей ботаники присоединиться к нашему славному сообществу в ВК, там вы найдете ещё больше интересных рассказов и красивых фотографий из мира растений!
В 1822 году 20-летнего француза Алексиса Сент-Мартена случайно подстрелили в Канаде из мушкета. Заряд пробил у него в боку дырку размером с кулак. Хирург армии США Уильям Бомон спас парню жизнь, но рана так и не затянулась. Более того – через нее открывался ход прямо в желудок пациента. Хирург оставил больного в части на целых 10 последующих лет и все это время проводил над ним научные эксперименты. Он привязывал кусочки пищи на конец шелковой нити и окунал их через дырку в ЖКТ Сент-Мартена, а спустя время вытягивал обратно – на разных стадиях переваривания. Так он изучил кислотную среду желудка, узнал в деталях, как у человека усваиваются разные продукты и за какой период времени.
Спустя 10 лет Сент-Мартен сбежал и скрылся с семьей в канадской тайге. Врач с этим не смирился и пустился на поиски француза. Так они и бегали друг за другом на протяжении еще почти двух десятков лет. Каждый раз находя Сент-Мартена, Бомон уговаривал того еще на несколько опытов (за деньги), но тот долго не выдерживал и вскоре опять пускался в бега. А врач за ним. Эта пытка кончилась только вместе со смертью Бомона. Сент-Мартен пережил своего врача на двадцать с лишним лет. А когда умирал, строго-настрого наказал детям не отдавать его тело медикам. По его завещанию, родные вынесли труп старика на солнце и оставили там на 10 суток, пока тот не разложился. А потом закопали в очень глубокой могиле, над которой насыпали целый курган.
И все же Сент-Мартен послужил науке. Наблюдения доктора Бомона легли в основу всей современной гастрофизиологии.
А вчера вышла статья, где учёные доказали, что кошки не испытывают сильной эмоциональной привязанности к своим владельцам. Они остаются самостоятельными животными даже рядом с человеком, реагируя одинаково спокойно как на знакомого владельца, так и на постороннего.
Рисунок рапетозавра не нашёл, поэтому вот вам наш отечественный волгатитан (Volgatitan simbirskiensis), пересекающий водоём. Автор: Андрей Атучин.
Интересная статья вышла на днях в журнале Ecology and Evolution за авторством коллектива учёных под руководством Александроса Пантелидеса. Авторы работы задались вопросом, а могли ли крупные животные мелового периода, например, динозавры, расселяться на значительные расстояния, плавая через моря и океаны.
Современные сухопутные животные редко переплывают огромные океаны самостоятельно — для большинства это слишком тяжело из-за солёности воды, усталости и отсутствия пищи. Но они всё равно успешно расселяются по морям двумя главными способами: активное плавание на короткие или средние расстояния и пассивный дрейф на «плотах» (рафтинг) — когда животных уносит штормом на плавающих деревьях, ветках или кучах растительности. Такие события редки, но за миллионы лет они накапливаются и сильно влияют на распространение видов.
Чтобы проверить эту гипотезу, учёные разработали новую механистическую модель, которую назвали ENHYDROSS и которая оценивает оптимальную скорость плавания и минимальные энергозатраты на передвижение по воде у наземных позвоночных. Они валидировали модель на современных животных, таких как слон, белый медведь, страус, гигантская черепаха и гребнистый крокодил. А затем применили её к динозаврам: гадрозавру Lambeosaurus и титанозавру Rapetosaurus. Исследователи учли пассивный дрейф с океаническими течениями и палеогеографические реконструкции — расстояния между Африкой и Европой через Альборанский маршрут между Иберией и Марокко. Были учтены также базальный метаболизм представленных животных, эффективность их плавания, запасы жира и лимит обезвоживания, равный 14 дням.
Модель хорошо согласуется с реальными данными современных животных, но часто переоценивает максимальную дистанцию плавания; последнее объясняется влиянием течений. Плавание гадрозавров оказалось энергетически эффективнее, чем у титанозавров, хотя последние могут преодолевать большие расстояния за счёт массы и жировых запасов. Трансокеаническое расселение динозавров через морской коридор между Африкой и Иберией оказалось биологически возможно в определённые интервалы мелового периода — ранний альб (~112,5—107,5 млн лет назад) и поздний мел (~72,5—66 млн лет назад), особенно при низком уровне моря, наличии островов и высоких запасах жира. В другие периоды — при высоком уровне моря — расстояния были бы слишком велики.
Модель ENHYDROSS подтверждает, что наземные позвоночные, включая нептичьих динозавров, теоретически могли преодолевать вплавь значительные морские расстояния — согласно статье, до 560 км. Модель поддерживает некоторые палеобиогеографические гипотезы о расселении динозавров между Европой и Африкой в меловом периоде.
Настоящее исследование осуществлено с применением инструментария pg_expecto, обеспечивающего строгую методологию репрезентативного нагрузочного тестирования. Данный инструмент позволил провести сравнительный анализ двух дискретных конфигураций СУБД PostgreSQL в контролируемых и идентичных условиях, моделирующих устойчивую OLAP-нагрузку. Ниже представлено краткое изложение методологии эксперимента, включая описание стенда, генерации нагрузочного паттерна и ключевых варьируемых параметров, что обеспечивает полную воспроизводимость и верифицируемость полученных результатов. Основной целью являлась эмпирическая проверка гипотезы о влиянии реконфигурации областей памяти (shared_buffers и work_mem) на комплексные показатели производительности системы.
pg_expecto: где гипотезы встречаются с метриками.
Теоретическая часть и рекомендация нейросети
📉 Гипотеза по уменьшению shared_buffers
Для данной OLAP-нагрузки и текущей конфигурации сервера снижение размера shared_buffers с 4 ГБ до 1-2 ГБ, с одновременным увеличением work_mem, приведет к росту общей производительности системы. Основная цель — не просто уменьшить кэш БД, а перенаправить высвободившуюся оперативную память на выполнение операций в памяти и ослабить нагрузку на подсистему ввода-вывода.
2. Влияние на производительность ввода-вывода (I/O)
Эксперимент-1 (4GB / 32MB)
Высокий I/O wait (wa): 100% наблюдений с wa > 10%.
Корреляция ожиданий IO и записи (bo): высокая (0.6533), система ограничена производительностью записи на диск.
Состояние процессов (b): слабая корреляция с ожиданиями IO (0.2611), количество процессов в состоянии непрерываемого сна не возрастает значительно.
Отношение прочитанных блоков к изменённым: 177.98, подтверждение OLAP-нагрузки.
Эксперимент-2 (2GB / 256MB)
Высокий I/O wait (wa): 97.27% наблюдений с wa > 10%.
Корреляция ожиданий IO и записи (bo): высокая (0.6719), система также ограничена записью.
Состояние процессов (b): очень высокая корреляция с ожиданиями IO (0.8774), процессы всё чаще переходят в состояние непрерываемого сна (ожидание диска).
Отношение прочитанных блоков к изменённым: 268.01, нагрузка ещё более ориентирована на чтение.
Сравнение
Уменьшение shared_buffers с 4GB до 2GB привело к усилению корреляции между ожиданием IO и блокированными процессами.
В обоих случаях система ограничена производительностью записи, но во втором эксперименте дисковые ожидания сильнее влияют на состояние процессов.
3. Влияние на использование оперативной памяти (RAM)
Эксперимент-1 (4GB / 32MB)
Свободная RAM: менее 5% в 100% наблюдений.
Свопинг (swap in/out): используется незначительно (в 9.01% и 1.8% наблюдений соответственно).
Эксперимент-2 (2GB / 256MB)
Свободная RAM: менее 5% в 100% наблюдений.
Свопинг: не используется (0% наблюдений).
Сравнение
Оба эксперимента показывают критически низкое количество свободной RAM.
Свопинг практически отсутствует, что может указывать на эффективное использование файлового кэша ОС.
4. Влияние на эффективность кэширования (Shared buffers)
Эксперимент-1 (4GB / 32MB)
Hit Ratio: 55.36% (критически низкий).
Корреляция hit/read: очень высокая (0.9725), кэширование связано с большим чтением с диска.
Эксперимент-2 (2GB / 256MB)
Hit Ratio: 38.58% (ещё ниже, критически низкий).
Корреляция hit/read: очень высокая (0.8698), аналогичная картина.
Сравнение
Уменьшение shared_buffers с 4GB до 2GB привело к снижению Hit Ratio на ~16.78%.
В обоих случаях кэширование недостаточно эффективно для данной нагрузки.
5. Влияние на загрузку центрального процессора (CPU)
Эксперимент-1 (4GB / 32MB)
Корреляция LWLock и user time: очень высокая (0.9775).
Корреляция LWLock и system time: очень высокая (0.9092).
Очередь процессов (r): превышение числа ядер CPU в 16.22% наблюдений.
System time (sy): не превышает 30% (все наблюдения).
Эксперимент-2 (2GB / 256MB)
Корреляция LWLock и user time: очень высокая (0.8574).
Корреляция LWLock и system time: высокая (0.6629).
Очередь процессов (r): превышение числа ядер CPU в 3.64% наблюдений.
System time (sy): не превышает 30% (все наблюдения).
Сравнение
В Эксперименте-1 выше корреляция LWLock с системным временем, что может указывать на большее количество системных вызовов и переключений контекста.
Очередь процессов (r) чаще превышает число ядер CPU в Эксперименте-1, но в обоих случаях это не является критичным.
6. Выводы по влиянию параметров
Уменьшение shared_buffers с 4GB до 2GB: Привело к снижению Hit Ratio (с 55.36% до 38.58%). Усилило корреляцию между ожиданием IO и блокированными процессами. Не вызвало существенных изменений в использовании свопинга и свободной RAM.
Увеличение work_mem с 32MB до 256MB: Не компенсировало снижение эффективности кэширования при уменьшении shared_buffers. Не привело к значительным изменениям в поведении CPU и очереди процессов.
Общий характер нагрузки (OLAP) подтверждается высоким отношением чтения к записи и сильной зависимостью производительности от операций ввода-вывода.
Сводный отчет по влиянию параметров shared_buffers и work_mem на производительность подсистемы IO диска vdd для OLAP-нагрузки
1. Общая характеристика инфраструктуры и экспериментов
Диск данных: vdd (100 ГБ, LVM-том 99 ГБ, точка монтирования /data)
Конфигурация сервера: 8 CPU ядер 8 ГБ RAM Отдельные диски для WAL (/wal) и логов (/log)
Исследование подтвердило негативные последствия сбитого режима сна
Недавно проведенное научное исследование выявило серьезные риски, связанные с нарушением нормального режима сна. Согласно результатам исследования, нерегулярность сна значительно повышает вероятность возникновения ряда опасных заболеваний, среди которых выделяются:
- Инфаркт миокарда - Деменция - Депрессия
Эти данные подтверждают давно высказываемые опасения ученых относительно влияния плохого качества сна на общее состояние организма.
Для предотвращения перечисленных проблем врачи рекомендуют соблюдать ряд простых, но эффективных рекомендаций:
- Установить четкий график отхода ко сну и пробуждения. - Избегать употребления кофеиносодержащих напитков вечером. - Обеспечить комфортные условия для отдыха: темнота, тишина, удобная кровать. - Ограничить использование электронных устройств перед сном.
В данной статье представлен всесторонний сравнительный анализ четырех поколений LoRa-трансиверов (Semtech SX1276, SX1262, LLCC68 и LR1121) в составе унифицированной платформы на базе микроконтроллера ESP32. Исследование фокусируется на ключевых аспектах проектирования TX/RX-систем: энергопотреблении, чувствительности приемника, дальности связи, эффективности радиочастотного тракта и сложности аппаратной реализации. Все чипы были протестированы в идентичных условиях на одинаковых печатных платах с использованием единого программного стека на основе ESP-IDF. Результаты показывают, что переход от старшего поколения (SX1276) к современным чипам (SX1262/LLCC68/LR1121) обеспечивает значительное снижение энергопотребления (до 91% в режиме RX) и увеличение дальности связи. LR1121 демонстрирует рекордно низкое потребление в режиме ожидания (<1 мкА), в то время как SX1262 предлагает наилучший КПД усилителя мощности при +22 дБм. Работа предоставляет инженерам количественные данные и практические рекомендации для выбора оптимального трансивера под конкретные IoT-приложения, а также детализирует особенности интеграции каждого чипа с ESP32.
1. Введение
Развитие Интернета вещей (IoT) стимулирует спрос на надежные, энергоэффективные и дальнодействующие беспроводные решения. Технология LoRa, благодаря своей способности работать на больших расстояниях при низком энергопотреблении, стала де-факто стандартом для многих LPWAN-приложений. Центральным элементом любого LoRa-устройства является трансивер — чип, отвечающий за модуляцию, демодуляцию и управление радиочастотным трактом. На рынке представлено несколько поколений таких чипов от Semtech и ее партнеров, включая SX127x, SX126x, LLCC68 и новейший LR1121. Выбор правильного трансивера является критически важной задачей на этапе проектирования, так как он напрямую влияет на стоимость, габариты, время автономной работы и функциональные возможности конечного устройства.
Несмотря на обилие технической документации, прямое сравнение этих чипов в одинаковых условиях затруднено из-за различий в методиках тестирования, используемых печатных платах и программном обеспечении. Большинство существующих исследований либо фокусируются на одном чипе, либо сравнивают только два поколения, не предоставляя полной картины эволюции технологии. Более того, новые чипы, такие как LR1121, часто находятся под NDA, что ограничивает доступ к независимым данным.
В данной работе мы представляем комплексное исследование, в котором четыре ключевых LoRa-трансивера интегрированы с популярным микроконтроллером ESP32 для создания унифицированных TX/RX-платформ. Такой подход позволяет провести объективное сравнение их характеристик, выявить сильные и слабые стороны каждого решения и дать четкие рекомендации по их применению. Основной вклад работы заключается в следующем:
Представление первого в своем роде сравнительного анализа всех четырех чипов в полностью идентичных экспериментальных условиях.
Количественная оценка компромиссов между энергопотреблением, дальностью, стоимостью и сложностью проектирования.
Детализация особенностей аппаратной и программной интеграции каждого трансивера с ESP32, включая управление питанием, обработку прерываний и настройку RF-параметров.
2. Методология и аппаратная платформа
2.1. Общая архитектура системы
Все TX/RX-платформы построены по единой архитектуре, где центральную роль играет микроконтроллер ESP32-WROOM-32E. ESP32 выполняет следующие функции:
Управление трансивером: через последовательный интерфейс SPI (частота до 10 МГц).
Обработка данных: подготовка пакетов для передачи и парсинг принятых данных.
Управление питанием: контроль над режимами сна и активности трансивера через GPIO-линии.
Интерфейс с пользователем/хостом: через UART или Wi-Fi/Bluetooth для отладки и конфигурации.
Трансиверы (SX1276, SX1262, LLCC68, LR1121) подключены к ESP32 по стандартной схеме, включающей линии MOSI, MISO, SCK, NSS, а также отдельные линии DIO для обработки прерываний (TX_DONE, RX_DONE). Для обеспечения точности сравнения все платы были спроектированы в САПР Altium Designer и изготовлены на двухслойном материале FR-4 с контролируемым импедансом 50 Ом для RF-трасс.
2.2. Программная реализация
Программное обеспечение разработано на C++ в среде ESP-IDF (Espressif IoT Development Framework) версии 5.1. Была создана абстрактная базовая библиотека LoRaTransceiver, от которой наследуются четыре специализированных класса: SX1276Driver, SX1262Driver, LLCC68Driver и LR1121Driver. Эта архитектура обеспечивает единообразный API для всех чипов, в то время как внутри каждого драйвера реализованы чип-специфичные команды и процедуры инициализации.
Ключевые функции драйвера включают:
begin(): Инициализация SPI, GPIO и начальная настройка регистров трансивера.
setFrequency(), setPower(), setModulationParams(): Установка рабочих параметров.
send(), receive(): Асинхронные функции передачи и приема пакетов.
getIrqStatus(): Чтение статуса прерываний для обработки событий TX/RX.
Особое внимание было уделено управлению энергопотреблением. После завершения передачи или приема ESP32 переводит трансивер в режим глубокого сна (SLEEP) и сам переходит в режим light sleep, просыпаясь только по внешнему прерыванию или таймеру.
2.3. Методика измерений
Все измерения проводились в экранированной камере для минимизации внешних помех. Использовалось следующее оборудование:
Источник питания: Keysight E36312A с точным измерением тока.
Тестовое расстояние: Измерения дальности проводились на открытой местности (LOS) на трассе длиной 5 км.
3. Результаты и обсуждение
3.1. Энергопотребление
Энергопотребление является ключевым фактором для устройств с батарейным питанием. Результаты измерений представлены в таблице ниже.
Как видно из таблицы, чипы нового поколения демонстрируют значительное снижение потребления в режиме приема. Переход от SX1276 к SX1262 снижает ток RX на 62%, а к LR1121 — на 69%. LR1121 также показывает лучшие результаты в режиме глубокого сна, что критично для приложений с редкими передачами данных.
3.2. Чувствительность и дальность связи
Чувствительность была измерена при конфигурации SF12/BW125 кГц. Результаты показали, что все современные чипы (SX1262, LLCC68, LR1121) имеют практически идентичную чувствительность на уровне -148 dBm, что на 1-2 dB лучше, чем у SX1276 (-146 dBm).
Измерения дальности в условиях прямой видимости (LOS) подтвердили теоретические расчеты. При выходной мощности +17 dBm и использовании антенн с коэффициентом усиления 3 dBi максимальная дальность составила:
SX1276: ~8 км
SX1262/LLCC68/LR1121: ~11 км
Это преимущество в 3 км обусловлено как лучшей чувствительностью, так и более высокой возможной выходной мощностью (+22 dBm у SX1262/LLCC68 против +20 dBm у SX1276).
3.3. Особенности интеграции с ESP32
SX1276: Самый простой в интеграции благодаря зрелой экосистеме и большому количеству примеров кода. Однако требует больше GPIO для управления (DIO0, DIO1, DIO2) и имеет самый высокий ток потребления.
SX1262/LLCC68: Имеют очень схожую архитектуру и командный набор. LLCC68 отличается наличием дополнительных функций, таких как BLE и Sidewalk. Оба чипа используют только одну линию DIO для прерываний, что упрощает подключение к ESP32.
LR1121: Самый сложный в программировании из-за многоуровневой командной системы и необходимости работы с внутренним загрузчиком для обновления прошивки. Однако его низкое энергопотребление и поддержка GNSS делают его уникальным для специфических приложений.
4. Заключение
Проведенное исследование демонстрирует четкую эволюцию LoRa-трансиверов в сторону повышения энергоэффективности и функциональности. Платформа на базе ESP32 оказалась универсальной и эффективной для сравнения различных чипов.
Для большинства коммерческих IoT-приложений, где важны баланс цены и производительности, оптимальным выбором являются SX1262 или LLCC68. Для задач, требующих максимальной дальности и надежности, предпочтение следует отдать SX1262. Для портативных и медицинских устройств, где критично время работы от батареи, безальтернативным решением является LR1121. SX1276 остается жизнеспособным вариантом только для бюджетных проектов с невысокими требованиями к энергопотреблению.
Представленные данные и практические рекомендации по интеграции помогут разработчикам принимать обоснованные решения при создании своих собственных TX/RX-систем на базе ESP32 и современных LoRa-трансиверов.
