Раствор для: Лазолван Раствор для приема внутрь и ингаляций. Инструкция по применению.

ответ дан 2 мар ’11 в 17:37

9,7002929 серебряных знаков4646 бронзовых знаков

Ваша конфиденциальность

Нажимая «Принять все файлы cookie», вы соглашаетесь с тем, что Stack Exchange может хранить файлы cookie на вашем устройстве и раскрывать информацию в соответствии с нашей Политикой в ​​отношении файлов cookie.

Принимать все файлы cookie Настроить параметры

Разница между решением и решением для

Здравствуйте, изучающие английский язык!

В этом посте будет обсуждаться разница между решением и и решением для

Еще раз, разница во фразе сосредоточена вокруг предлогов .

Если мы поймем предлог, стоящий за словом, мы сможем раскрыть тайну, стоящую за фразой.

Давайте сосредоточимся на предлоге !

Мне часто приходится объяснять своим ученикам слова с по .

Если вы помните, что слова с по означают движение , то вы сможете правильно использовать этот запутанный предлог.

Вот несколько примеров:

• Я иду в магазин с по . (Go будет , всегда после него будет от до ) В этом предложении есть движение, поэтому нам нужно использовать слово от до .
• Я вчера разговаривал с вашей мамой. (Слова, которые я сказал, перешли из моего рта в чьи-то уши).
• Мы проехали с до по пляжу на выходных. (В этом предложении происходит физическое движение)
• Она прислушалась с по к совету, который ей дал подруга. (слова переходят от одного человека к другому)

Теперь давайте посмотрим на предлог вместо .

Быстрый и простой способ узнать, когда использовать вместо , — это подумать о представляет .

Если вы даете кому-то тип настоящего , тогда используйте предлог вместо .

Мы также можем думать об этом как о передаче объекта . Объект перемещается от одного человека к другому, и если вы передаете этот объект, используйте вместо .

Вот несколько примеров, которые помогут прояснить эту концепцию:

• У меня есть подарок для вас. (Вы дарите кому-то подарок)
• Студенты, у меня есть домашнее задание на вас. (Я знаю, на самом деле это не подарок, а что-то вроде подарка ученикам. Подарки могут быть плохими, например, домашнее задание или кекс)
• У Мэри есть информация для вас. (Некоторая информация передается от одного человека к другому)

Теперь давайте посмотрим на разницу между решением и и решением для .

На английском языке мы обычно говорим решение проблемы .

Возвращаясь к нашему определению подарка или подарка при использовании вместо , , нет смысла дарить подарок проблеме, поскольку проблема — это не живое существо.

Например, ,

• После нескольких часов работы она нашла решение математической задачи .
• Механик нашел решение проблемы перегрева автомобиля .

Когда найдено решение для организма, мы используем раствор для .

Например,

• Они нашли решение для своих соседей.
• Врач нашел решение для пациента.

Если вы считаете вещь живым организмом, например, в некоторых случаях компанию или город, вы можете использовать раствор для .

Например, ,

• Новый бухгалтер нашел решение финансовой проблемы компании.
• Город нанял новых инженеров для поиска решения для проблемы дорожного движения в городе. (Здесь мы рассматриваем движение как движущийся и живой организм)

В заключение, если объект статичен и не движется, или вы не считаете его живым организмом, используйте раствор для, в противном случае используйте раствор для .

Комментарий в поле ниже. Этот пост помог вам?

Сколько предложений можно составить, используя решение для решения и решение для ?

Ознакомьтесь с другими полезными сообщениями в нашем блоге www.myenglishteacher.eu/blog!

Больше для вас:
В чем разница между очевидно и абсолютно…
Разница между Since и For

Определение решения Merriam-Webster

1а : действие или процесс решения проблемы.

2а : действие или процесс, посредством которого твердое, жидкое или газообразное вещество гомогенно смешивается с жидкостью, а иногда и с газом или твердым телом.

б : гомогенная смесь, образованная этим процессом. особенно : однофазная жидкая система

c : условие роспуска

3 : завершение или прекращение непрерывности

После решения головоломки «сумма кубов» для 42 математики находят новое решение для 3 | MIT News

Что вы будете делать после решения ответа на вопрос о жизни, вселенной и всем остальном? Если вы математики Дрю Сазерленд и Энди Букер, вы решите более сложную задачу.

В 2019 году Букер из Бристольского университета и Сазерленд, главный научный сотрудник Массачусетского технологического института, первыми нашли ответ на 42. Это число имеет значение для поп-культуры как вымышленный ответ на «главный вопрос жизни, Вселенная и все остальное », — как написал Дуглас Адамс в своем романе« Автостопом по Галактике ». Вопрос, который порождает 42, по крайней мере, в романе, удручающе, до смешного неизвестен.

В математике, совершенно случайно, существует полиномиальное уравнение, ответ для которого, 42, точно так же ускользнул от математиков на протяжении десятилетий.Уравнение x ³ + y ³ + z ³ = k известно как задача суммы кубов. Несмотря на кажущуюся простоту, уравнение становится экспоненциально сложным для решения, если его сформулировать как «диофантово уравнение» — проблема, которая требует, чтобы для любого значения k значения x, y и z каждое должны быть целыми числами.

Когда уравнение суммы кубов сформулировано таким образом, для определенных значений k целочисленные решения для x, y и z могут вырасти до огромных чисел. Числовое пространство, в котором математики должны искать эти числа, еще больше, что требует сложных и массивных вычислений.

На протяжении многих лет математикам приходилось решать уравнение различными способами, либо находя решение, либо определяя, что решение не должно существовать, для любого значения k от 1 до 100, за исключением 42.

В сентябре 2019 года Букер и Сазерленд, используя совокупную мощность полумиллиона домашних компьютеров по всему миру, впервые нашли решение для 42.Широко сообщаемый прорыв побудил команду заняться еще более сложной и в некотором смысле более универсальной проблемой: поиском следующего решения для 3.

Букер и Сазерленд опубликовали решения для 42 и 3, а также несколько других чисел, превышающих 100, на этой неделе в протоколе Proceedings of the National Academy of Sciences .

Принимая вызов

Первые два решения уравнения x ³ + y ³ + z ³ = 3 могут быть очевидны для любого школьника, занимающегося алгеброй, где x, y и z могут быть либо 1, 1 и 1 или 4, 4 и -5. Однако поиск третьего решения на протяжении десятилетий ставил в тупик опытных теоретиков чисел, и в 1953 году эта загадка побудила математика-новатора Луиса Морделла задать вопрос: возможно ли вообще узнать, существуют ли другие решения для 3?

«Это было похоже на то, как Морделл бросил вызов», — говорит Сазерленд. «Интерес к решению этого вопроса не столько для конкретного решения, сколько для лучшего понимания того, насколько сложно решить эти уравнения. Это ориентир, по которому мы можем оценивать себя.”

По прошествии десятилетий без новых решений для 3, многие начали полагать, что их не найти. Но вскоре после того, как был найден ответ на 42, метод Букера и Сазерленда за удивительно короткое время нашел следующее решение для 3:

569936821221962380720 ³ + (−569936821113563493509) ³ + (−472715493453327032) ³ = 3

Это открытие было прямым ответом на вопрос Морделла: да, можно найти следующее решение для 3, и более того, вот это решение. И, возможно, более универсально, решение, включающее гигантские 21-значные числа, которые до сих пор было невозможно отсеять, предполагает, что существует больше решений для 3 и других значений k.

«В математическом и вычислительном сообществах возникли серьезные сомнения, потому что [вопрос Морделла] очень трудно проверить», — говорит Сазерленд. «Цифры так быстро становятся такими большими. Вы никогда не найдете ничего, кроме нескольких первых решений. Но что я могу сказать, так это то, что, найдя это единственное решение, я убежден, что существует бесконечно много других.”

Изюминка решения

Чтобы найти решения для 42 и 3, команда начала с существующего алгоритма или преобразования уравнения суммы кубов в форму, которую, по их мнению, было бы легче решить:

k — z ³ = x ³ + y ³ = ( x + y ) ( x ² — xy + y ² )

Этот подход был впервые предложен математиком Роджером Хит-Брауном, который предположил, что для каждого подходящего k должно быть бесконечно много решений.Команда дополнительно изменила алгоритм, представив x + y как единственный параметр d. Затем они сократили уравнение, разделив обе части на d и сохранив только остаток — математическая операция, называемая «по модулю d», — оставив упрощенное представление проблемы.

«Теперь вы можете думать о k как о кубическом корне из z по модулю d», — объясняет Сазерленд. «Итак, представьте себе работу в системе арифметики, где вас интересует только остаток по модулю d, а мы пытаемся вычислить кубический корень из k.”

С этой более гладкой версией уравнения исследователям нужно было бы только искать значения d и z, которые гарантировали бы нахождение окончательных решений для x, y и z при k = 3. Но все же пространство чисел, которое им пришлось бы перебирать, было бы бесконечно большим.

Итак, исследователи оптимизировали алгоритм, используя математические методы «просеивания», чтобы резко сократить пространство возможных решений для d.

«Это включает в себя довольно продвинутую теорию чисел, использующую структуру того, что мы знаем о числовых полях, чтобы не заглядывать туда, куда нам не нужно смотреть», — говорит Сазерленд.

Глобальная задача

Команда также разработала способы эффективного разделения поиска алгоритма на сотни тысяч параллельных потоков обработки. Если бы алгоритм запускался только на одном компьютере, на поиск решения k = 3 потребовались бы сотни лет. Разделив задание на миллионы более мелких задач, каждая из которых независимо запускается на отдельном компьютере, команда могла бы еще больше ускорить свой поиск.

В сентябре 2019 года исследователи воплотили свой план в жизнь с помощью Charity Engine — проекта, который можно загрузить в виде бесплатного приложения на любой персональный компьютер и который предназначен для использования любых свободных домашних вычислительных мощностей для коллективного решения сложных математических задач.В то время сеть Charity Engine включала более 400 000 компьютеров по всему миру, и Букер и Сазерленд смогли запустить свой алгоритм в сети в качестве теста новой программной платформы Charity Engine.

«Им говорят, что для каждого компьютера в сети ваша задача — искать d, простой фактор которых попадает в этот диапазон, при некоторых других условиях», — говорит Сазерленд. «И нам нужно было выяснить, как разделить задание примерно на 4 миллиона задач, на выполнение каждой из которых у компьютера уйдет около трех часов.”

Очень быстро глобальная сетка вернула самое первое решение для k = 42, и всего две недели спустя исследователи подтвердили, что нашли третье решение для k = 3 — веху, которую они отметили, частично, распечатав уравнение на футболках.

Тот факт, что существует третье решение для k = 3, предполагает, что первоначальная гипотеза Хита-Брауна была верной и что существует бесконечно больше решений, помимо этого новейшего. Хит-Браун также предсказывает, что расстояние между решениями будет экспоненциально расти вместе с их поисками.Например, вместо 21-значных значений третьего решения четвертое решение для x, y и z, скорее всего, будет включать числа с ошеломляющими 28 цифрами.

«Объем работы, которую вы должны выполнить для каждого нового решения, увеличивается более чем в 10 миллионов раз, поэтому для следующего решения для 3 потребуется 10 миллионов раз 400 000 компьютеров, и нет никакой гарантии, что этого достаточно», — Сазерленд говорит. «Не знаю, узнаем ли мы когда-нибудь четвертое решение. Но я верю, что это где-то поблизости.”

Это исследование было частично поддержано Фондом Саймонса.

Blockchain, потрясающее решение почти даром

Шорд Книббелер сделал это изображение для Корреспондента; остальные изображения в этой статье взяты из его серии «Текущие исследования» (2013–2016 гг.), о которых вы можете прочитать в конце статьи.

Корреспондент

Джесси Фредерик — Блокчейн, потрясающее решение почти бесплатно

SoundCloud

Перед морем кодировщиков, сидящих на складных стульях с ноутбуками на складных столах, на фиолетово-синей сцене появляется человек.

«Семьсот блокчейнджеров», — кричит мужчина своей аудитории. Он указывает на каждого программиста в комнате. «Машинное обучение…» А затем во весь голос: «Энергетический переход! Здоровье! Общественная безопасность и охрана! Будущее пенсий! »

Мы на хакатон Blockchaingers 2018 в Гронингене, К счастью, у нас все еще есть видео! Нидерланды.По словам докладчиков, здесь происходит что-то действительно очень большое. Ранее голос трейлера фильма спросил присутствующих, могут ли они представить, что прямо здесь, прямо сейчас, в этой комнате, они собираются найти решения, которые изменят «миллиард жизней». На прилагаемом видео спонтанно воспламенилась планета.

И вот прибыл госсекретарь Нидерландов по внутренним делам Раймонд Кнопс, одетый в от кутюр: черный худи. Он здесь как «суперускоритель» (что бы это ни значило).«Все понимают, что блокчейн кардинально изменит правительство», — сказал госсекретарь.

В последние несколько лет я много слышал о блокчейне. Я имею в виду, а кто нет? Это везде.

Я уверен, что не только я подумал: но что же тогда, ради бога, вся эта штука с блокчейном? И что в этом такого революционного? Какую проблему это решает?

Вот почему я написал эту статью. Сразу скажу, это странное путешествие в никуда.Я никогда не видел столько непонятного жаргона, чтобы описать так мало. Я никогда не видел, чтобы при ближайшем рассмотрении так много раздутой бомбы падало так плоско. И я никогда не видел, чтобы так много людей так усердно искали проблему, чтобы найти ее решение.

«Агенты перемен» в небольшом голландском городке

Они еще ничего не знали о блокчейне в Зюйдхорне, городе с населением чуть менее 8000 человек на северо-востоке Нидерландов.

«Что мы действительно знали, так это то, что он приближается к нам и что это разрушительно», — государственный служащий из города. сказал голландский еженедельный новостной журнал.«Мы могли бы сидеть сложа руки и ждать или двигаться вперед».

В Зюйдхорне решили двигаться вперед. Пакет муниципальной помощи детям в бедности будет «привязан к блокчейну». Маартен Велтуйс, студент и энтузиаст блокчейна, прошел стажировку в муниципалитете.

Его первой задачей было объяснить, что такое блокчейн. Когда я спросил его, он сказал, что это «своего рода система, которую невозможно остановить», что это «на самом деле сила природы» или, скорее, «децентрализованный алгоритм консенсуса».Хорошо, это трудно объяснить, — в конце концов признал он. «Я сказал Зуидхорну:« Я просто напишу тебе приложение, и ты поймешь »».

Так он и сделал.

Его первая работа заключалась в том, чтобы объяснить, что такое блокчейн … Хорошо, это трудно объяснить, в конце концов он признал

Пакет помощи детям дает семьям, живущим в бедности, право на велосипед, поездки в театр, кино и т. Д. В прошлом это был кошмар бюрократии, квитанций и документации. Но благодаря приложению Velthuijs это стало проще: вы сканируете свой код в магазине, вы получаете свой велосипед, а продавец получает свои деньги.

Внезапно крошечный городок был провозглашен «одним из международных предшественников технологии блокчейн». Национальные СМИ привлекли внимание и даже были награждены: они получили премию для пионеров в муниципальной работе и были номинированы на премию за ИТ-проект и награду за государственную службу.

Местные администраторы проявляли все больший энтузиазм. Велтуйс и его команда «учеников» были теми, кто сформировал этот новый мир. Но этот термин не выказал достаточного уважения. В Зюидхорне некоторые люди уже предпочитали называть их «агентами перемен».

Как это работает?

Хорошо, хорошо, агенты перемен, революция, ничто не может оставаться прежним. Но что такое блокчейн?

По своей сути блокчейн — это прославленная электронная таблица (подумайте: Excel с одной таблицей). Другими словами, новый способ хранения данных. В традиционных базах данных обычно есть один человек, который решает, кто может получать доступ к данным и вводить их, а также редактировать и удалять их. В блокчейне все по-другому. Никто не отвечает, и вы не можете ничего изменить или удалить, только просматривать и вводить данные.

Первое, наиболее известное — и практически единственное — использование технологии блокчейн — это биткойн, цифровая валюта, которая позволяет переводить деньги из пункта А в пункт Б без участия банка.

Как это работает? Представьте, что нужно перевести деньги от Джесси Джеймсу. Банки умеют это делать. Я прошу банк отправить деньги Джеймсу. Банк проводит необходимые проверки — Достаточно ли денег на счете? Номер счета существует? — и подключается к собственной базе данных: отправляет деньги от Джесси Джеймсу.

С биткойном все немного сложнее. Вы объявляете запрос на оплату в своего рода гигантском чате: один биткойн от Джесси Джеймсу! Затем есть пользователи (так называемые майнеры), которые собирают различные транзакции в маленькие блоки.

Чтобы добавить эти блоки транзакций в общедоступную бухгалтерскую книгу цепочки блоков, майнеры должны решить сложную головоломку (фактически, они должны угадать очень большое число из очень, очень длинного списка чисел). Решение этой головоломки занимает около 10 минут — и если она решается быстрее, например, из-за того, что люди используют больше оборудования для решения головоломки, это автоматически становится сложнее.

После ее решения майнеры добавляют транзакции в последнюю версию реестра блокчейна в той версии, которую они сохранили локально. В чате выкладывают объявление: решили, смотрите! Каждый может убедиться, что решение верное, и каждый обновляет свой реестр блокчейнов. Вуаля! Транзакция завершена. В награду за свой труд майнеры получают горсть биткойнов.

Что за загадка?

Почему есть загадка? Если бы все вели себя честно, вам бы это не понадобилось.Но представьте, что кто-то дважды хотел потратить одни и те же деньги. Я говорю и Джеймсу, и Джону: я даю вам этот биткойн. Кто-то должен проверить, возможно ли это. А майнеры выполняют ту работу, которую обычно делает банк: они решают, какие транзакции могут быть выполнены.

Конечно, майнер может попытаться обмануть систему, вступив в сговор со мной. Но другие люди сразу видят, трачу ли я одни и те же деньги дважды, и могут отказаться обновлять блокчейн. Таким образом, злонамеренный майнер, который сделал все возможное, чтобы решить головоломку, ничего не получает.Поскольку так сложно угадать число, следует придерживаться правил.

Это довольно неэффективно. И было бы намного проще, если бы вы доверили кому-то управлять своими данными (например, банку). Но это не то, что сделал Сатоши Накамото, как называет себя изобретатель биткойна. Он думал, что банки — плохие новости. Они могут заставить деньги исчезнуть с вашего счета. Итак, он изобрел биткойн.

Биткойн работает, он существует, и, согласно последним подсчетам, существует около 1855 других валют, подобных биткойну.

И все же биткойн не является безоговорочным успехом. Очень мало магазинов, которые принимают цифровую валюту — и это правильно. Это очень медленно (иногда транзакция занимает девять минут, иногда девять дней!), много хлопот (попробуйте сами — разрезать твердую пластиковую упаковку ножницами удобнее) и очень нестабильно (ее цена выросла до 17000 евро; упала. до 3000 евро; снова выросла до 10 000 евро).

Биткойн не является безоговорочным успехом. Очень мало магазинов, которые принимают цифровую валюту — и это правильно.

Не только это, но и децентрализованная утопия, о которой мечтал Накамото, а именно избегание доверенных третьих сторон, все еще далеко недосягаема. По иронии судьбы, сейчас существует три майнинговых пула — тип компании, которая строит комнаты с серверами на Аляске и в других местах, расположенных далеко за Полярным кругом, — которые отвечает за более половины всех новых биткойнов (а также для проверки запросов на оплату).

В настоящее время биткойн является особенно успешным для спекуляций. Кто-то, кому довелось купить криптовалюту на 20 или 20 евро в первые дни ее существования, теперь имеет достаточно денег для нескольких кругосветных поездок.

Это подводит нас к блокчейну. Потому что непроницаемые технологии, которые приносят внезапное богатство, — это проверенная формула для шумихи. Советники, менеджеры и консультанты читают в газетах о загадочной валюте, которая превращает людей в миллионеров.Они думают, что нам нужно разобраться в этом. Но с биткойном ничего не поделаешь. Но с другой стороны, блокчейн: это технология , лежащая в основе биткойнов, что делает его крутым.

Блокчейн обобщает тему биткойнов: давайте избавимся не только от банков, но и от земельного реестра, машин для голосования, страховых компаний, Facebook, Uber, Amazon, Lung Foundation, порноиндустрии, правительства и бизнеса в целом. Они излишни, благодаря блокчейну.WIRED составил список из 187 вещей, которые блокчейн якобы может исправить Власть пользователям!

Промышленность за 600 млн евро

Между тем, Оценки Bloomberg мировая индустрия блокчейнов около 700 млн долларов (более 600 млн евро).У крупных компаний, таких как IBM, Microsoft и Accenture, есть целые подразделения, специализирующиеся на этой революционной технологии. В Нидерландах существуют всевозможные субсидии для инноваций в области блокчейнов.

Единственное, что между обещанием и реальностью — огромная пропасть.Кажется, что блокчейн лучше всего звучит на слайде PowerPoint. Как показал анализ Bloomberg, большинство блокчейн-проектов не выходит за рамки пресс-релизов. Земельный кадастр Гондураса собирался использовать блокчейн. Этот план отложен. Nasdaq также собирался что-то сделать с блокчейном. Не происходит. Тогда Голландский Центральный банк? Неа.Из более чем 86000 запущенных блокчейн-проектов 92% были заброшены к концу 2017 года. по данным консалтинговой фирмы Deloitte.

Банк может отменить платежный запрос. Это невозможно для биткойнов и других криптовалют.

Почему они решают остановиться? Просвещенный — и, следовательно, бывший — разработчик блокчейнов Марк ван Куийк объяснил: «Вы также можете использовать вилочный погрузчик, чтобы поставить шесть пачек пива на кухонный стол.Но это просто не очень эффективно «.

Я перечислю несколько проблем. Во-первых, эта технология идет вразрез с европейским законодательством о конфиденциальности, в частности с правом на забвение. Когда что-то находится в блокчейне, его нельзя удалить. Например, Сотни ссылок на материалы о жестоком обращении с детьми и порнографию из мести были размещены в блокчейне биткойнов злоумышленниками. Убрать их невозможно.

Кроме того, в блокчейне вы не анонимны, а «псевдонимы»: ваша личность связана с номером, и если кто-то может связать ваше имя с этим номером, вы облажались. Все, что вы сделали в этой цепочке блоков, видно всем.

Предполагаемые хакеры электронной почты Хиллари Клинтон были пойманы, например, потому, что их личность могла быть связана с транзакциями биткойнов. Ряд исследователей из Катарского университета смогли установить идентификационные данные десятков тысяч пользователей биткойнов довольно легко через сайты социальных сетей.Другие исследователи показали, как можно деанонимизировать гораздо больше людей с помощью трекеры на торговых сайтах.

Тот факт, что никто не отвечает и ничто не может быть изменено, также означает, что ошибки не могут быть исправлены.Банк может отменить платежный запрос. Это невозможно для биткойнов и других криптовалют. Так что все, что было украдено, останется украденным. Существует непрерывный поток хакеров, нацеленных на биткойн-биржи и пользователей, и мошенники запускают инвестиционные инструменты, которые на самом деле представляют собой финансовые пирамиды. По оценкам, в какой-то момент было украдено почти 15% всех биткойнов. А ему еще и 10 лет нет.

Биткойн и Эфириум используют такое же количество энергии, как и вся Австрия

И еще есть экологическая проблема. Экологическая проблема? Разве мы не говорим о цифровых монетах? Да, отчего это еще более странно. Решение всех этих сложных головоломок требует огромного количества энергии. Так много энергии, что два крупнейших блокчейна в мире — биткойн и Ethereum — сейчас потребляют столько же электроэнергии, что и вся Австрия. Для совершения платежа с помощью Visa требуется около 0.002 киловатт-часа; на тот же платеж с биткойнами расходуется 906 киловатт-часов, что более чем в полмиллиона раз больше, и этого достаточно для питания семьи из двух человек в течение примерно трех месяцев.

И экологическая проблема будет только расти. По мере того как майнеры прилагают больше усилий для решения головоломок (т. Е. Строят больше темных серверных пещер на Аляске), головоломки автоматически становятся сложнее, требуя большей вычислительной мощности. Это бесконечная бессмысленная гонка вооружений за то, чтобы облегчить такое же количество транзакций с все большей энергией.

А для чего? На самом деле это самый важный вопрос: какую проблему на самом деле решает блокчейн? Итак, с биткойнами банки не могут просто снимать деньги с вашего счета по своему усмотрению. Но так ли это на самом деле? Я никогда не слышал, чтобы банк просто снимал деньги с чьего-либо счета. Если бы банк сделал что-то подобное, его в мгновение ока привлекли бы к суду, и он лишился бы лицензии. Технически это возможно; по закону это смертный приговор.

Конечно, везде действуют мошенники. Люди лгут и обманывают. Но самая большая проблема в том, что мошенничество со стороны поставщиков данных (например: кто-то тайно регистрирует кусок конины как говядину), а не администраторами данных (например: банк заставляет деньги исчезать).

Некоторые люди предлагают разместить земельный кадастр в блокчейне. Это решило бы всевозможные проблемы в странах с коррумпированной администрацией.Возьмем, к примеру, Грецию, где каждое пятое здание не зарегистрировано. Почему эти здания не зарегистрированы? Потому что греки только начинают строить, а потом вдруг появляется дом, которого нет в земельной книге.

Кроме того, что блокчейн ничего не может с этим поделать. Блокчейн — это база данных, а не саморегулирующаяся система, которая проверяет правильность всех данных, не говоря уже о системе, которая требует прекращения несанкционированных строительных работ. К блокчейну применяются те же правила, что и к любой базе данных: если люди кладут в него мусор, то получается тоже мусор.

Или, как писал обозреватель Bloomberg Мэтт Левин: «Моя неизменная неподдельная криптографически безопасная блокчейн-запись, доказывающая, что у меня есть 10 000 фунтов алюминия на складе, не принесет большой пользы банку, если я затем вывезу алюминий со склада через черный ход. . »

Данные должны отражать реальность, но иногда реальность меняется, и данные остаются прежними. Поэтому у нас есть нотариусы, контролеры, юристы — вообще-то все эти скучные люди этот блокчейн считает, что без него можно обойтись.

Очень маленький блокчейн под капотом

Так что насчет того новаторского городка Зейдхорн, где блокчейн не был успешным?

Ну, не совсем. Я взглянул на GitHub — сайт, где программисты публикуют свое программное обеспечение — и там было очень мало похожего на блокчейн. под капотом приложения пакета помощи детям. Во всяком случае, был один одинокий майнер, работавший на сервере, не подключенном к Интернету, для внутреннего исследования.Но то, что использовали эти бедные семьи и владельцы магазинов, было очень простым приложением, использующим очень простой код и работающим с очень простыми базами данных.

Я позвонил Маартену Велтуйсу.

Привет, я заметил, что вашему приложению вообще не нужен блокчейн.

Велтуийс: «Верно».

Но разве не странно, что вы выиграли все эти награды, хотя на самом деле не используете блокчейн?

Он: «Да, это странно.”

Итак, как это возможно?

Он: «Не знаю. Мы все пытаемся рассказать людям, но, кажется, это не приживается. Вы мне снова звоните по этому поводу… »

Так где же блокчейн?

Zuidhorn не исключение. Если вы посмотрите внимательно, вы увидите, что существуют всевозможные эксперименты с блокчейном, которые сейчас содержат только предположение о блокчейне.

Take Мой журнал обслуживания, еще один из тех отмеченных наградами экспериментов, на этот раз в сфере охраны материнства.Всем голландцам, имеющим новорожденного ребенка, предоставляется определенный объем услуг по уходу за ребенком. Как и пакет помощи детям в Зюйдхорне, это был бюрократический кошмар, но теперь на вашем смартфоне есть приложение, в котором вы можете регистрировать, сколько помощи вам было оказано, и видеть, сколько вам осталось.

Окончательный отчет показывает, что My Care Log не использует ни одну из функций, которые делают блокчейн таким уникальным. Ряд третьих лиц были заранее определены как эксклюзивные майнеры: другими словами, они имеют право наложить вето на любые данные об уходе за беременными зарегистрированы.В отчете отмечается, что лучше для окружающей среды и в соответствии с правилами конфиденциальности. Но разве не в этом весь смысл блокчейна в том, что вы могли бы обойтись без этих доверенных третьих лиц? Так что они здесь делают?

Если вы спросите меня, они создают совершенно обычную, обычную базу данных, но крайне неэффективно. Как только вы избавитесь от жаргона, отчет окажется скучным описанием архитектуры базы данных.Они пишут о распределенном реестре (это общая база данных), о смарт-контрактах (это алгоритм) и о подтверждении полномочий (это право наложить вето на все, что вводится в базу данных).

деревья Меркла (способ отвязать данные от проверок этих данных — длинная история) являются единственным элементом блокчейна, который делает окончательный вариант. И это прекрасная технология, ничего плохого в этом нет.Единственное, что деревья Меркла существуют с 1979 года и используются годами, например, в Git, системе контроля версий (которая используется практически всеми разработчиками программного обеспечения в мире). Они не уникальны для блокчейна.

Есть рынок магии, и этот рынок большой

Я уже говорил об этом ранее: эта история была странным путешествием в никуда.

Во время написания я решил поболтать с одним из наших разработчиков. На самом деле по нашей редакции кочуют настоящие, живые разработчики.Этот разработчик, Тим Стрейдхорст, мало знал о блокчейне. Но он сказал мне кое-что еще.

«Я работаю с кодом, поэтому люди видят во мне фокусника», — гордо сказал он. Для него это всегда было довольно неожиданно — фокусник? Он тратит половину своего времени, разочарованно крича на свой экран, в то время как он программирует полоски изоленты, чтобы исправить скрипучий скрипт PHP, созданный много лет назад.

Тим имел в виду, что ИКТ, как и весь остальной мир, — это большой старый беспорядок.

И это то, что мы — посторонние, непрофессионалы, нетехнические вундеркинды — просто отказываемся принять.Члены совета и менеджеры думают, что проблемы — какими бы большими и фундаментальными они ни были — мгновенно исчезают благодаря технологиям, о которых они слышали в модной презентации PowerPoint. Как это будет работать? Какая разница! Не пытайтесь понять это, просто пожните плоды!

Это рынок магии, и этот рынок большой. Будь то блокчейн, большие данные, облачные вычисления, искусственный интеллект или другие модные слова.

Тем не менее, иногда такое магическое мышление может понадобиться. Возьмите эксперимент по охране материнства. Хорошо, так что это никуда не денется. Но Хьюго де Каат из страховой компании VGZ, который принимал участие в исследовании, говорит, что «Facet, крупнейший поставщик программного обеспечения для ухода за беременными женщинами, был мобилизован с помощью нашего эксперимента». Они собираются сделать похожее приложение, но без суеты, только с использованием традиционных технологий.

И Маартен Велтуйс, мог ли он когда-нибудь сделать это замечательное приложение для детских пакетов помощи, не обливая его в блокчейне? Нет, признает он.Но он совсем не догматичен в отношении технологии. «Послушайте, до того, как мы научились летать, тоже не всегда было хорошо», — говорит Велтуийс. «Посмотрите на YouTube, есть человек, который только что спрыгнул с Эйфелевой башни с самодельным парашютом! Да, конечно, он упал насмерть. Но эти люди нам тоже нужны ».

Так что, если Маартену удастся заставить его работать с блокчейном — отлично! И если он не справляется с блокчейном, это тоже хорошо. По крайней мере, он узнает что-то о том, что работает, а что нет.И у города есть отличное приложение, чтобы показать это.

Может быть, это самая большая заслуга блокчейна: это информационная кампания, хотя и дорогая. «Управление бэк-офисом» не входит в повестку дня заседаний совета директоров, но «блокчейн» и «инновации» входят в повестку дня.

Благодаря всей этой шумихе Маартен смог разработать приложение для пакета помощи детям, поставщики услуг по уходу за беременными снова начали общаться друг с другом, а многие предприятия и местные власти осторожно уведомили об их ветхом управлении данными.

Да, потребовалось несколько диких, невыполненных обещаний, но в результате администраторы теперь заинтересованы в скучных предметах, которые помогают сделать мир более эффективным — ничего впечатляющего, только немного лучше.

Самое умное в блокчейне, писал Мэтт Левин, заключается в том, что остальной мир был вынужден «обратить внимание на эти технологические обновления бэк-офиса и подумать, что они могут быть революционными».

Эта статья впервые появилась на De Correspondent. Это было переведено с голландского Ханной Кусбрук.

Копать глубже

Природное решение проблемы изменения климата — МВФ F&D

Финансы и развитие, декабрь 2019, т. 56, No. 4 PDF версия

Природное решение проблемы изменения климата

• Подкаст: ценность китов и любого другого дыхания

Стратегия защиты китов может ограничить парниковые газы и глобальное потепление

Ральф Чами, Томас Козимано, Коннел Фулленкамп и Сена Озтосун

Когда дело доходит до спасения планеты, один кит стоит тысяч деревьев.

Научные исследования сейчас более четко, чем когда-либо, указывают на то, что наш углеродный след — выброс углекислого газа (CO ₂ ) в атмосферу, где он способствует глобальному потеплению через так называемый парниковый эффект, — теперь угрожает нашим экосистемам и нашему способу жизнь. Но усилия по смягчению последствий изменения климата сталкиваются с двумя серьезными проблемами. Первый — найти эффективные способы уменьшить количество CO ₂ в атмосфере или его влияние на среднюю глобальную температуру.Второй — собрать достаточно средств для внедрения этих технологий на практике.

Многие предлагаемые решения проблемы глобального потепления, такие как улавливание углерода непосредственно из воздуха и закапывание его глубоко в землю, сложны, непроверены и дороги. Что, если бы существовало низкотехнологичное решение этой проблемы, которое не только было бы эффективным и экономичным, но и имело бы успешную модель финансирования?

Пример такой возможности исходит из удивительно простой и по сути «нетехнологичной» стратегии улавливания большего количества углерода из атмосферы: увеличения глобальной популяции китов.Морские биологи недавно обнаружили, что киты, особенно большие киты, играют важную роль в улавливании углерода из атмосферы (Roman and others 2014). А международные организации внедрили такие программы, как сокращение выбросов в результате деградации и обезлесения (REDD), которые финансируют сохранение экосистем, улавливающих углерод.

Адаптация этих инициатив для поддержки международных усилий по восстановлению популяций китов может привести к прорыву в борьбе с изменением климата.

Потенциал улавливания углерода китами поистине поразителен. Киты накапливают углерод в своем теле в течение своей долгой жизни. Когда они умирают, они опускаются на дно океана; каждый большой кит улавливает в среднем 33 тонны CO ₂ , на столетия унося этот углерод из атмосферы. Между тем дерево поглощает всего до 48 фунтов CO ₂ в год.

Защита китов может значительно увеличить улавливание углерода, поскольку нынешняя популяция самых крупных крупных китов составляет лишь небольшую часть того, что было раньше.К сожалению, после десятилетий промышленного китобойного промысла биологи подсчитали, что общая популяция китов сейчас составляет менее четверти того, чем они были раньше. Численность некоторых видов, например синих китов, сократилась до 3 процентов от их прежней численности. Таким образом, преимущества экосистемных услуг китов для нас и для нашего выживания намного меньше, чем они могли бы быть.

Но это только начало истории.

Китовый насос

Где бы ни водились киты, самые большие живые существа на Земле, там встречаются и популяции одного из самых маленьких, фитопланктона.Эти микроскопические существа не только вносят не менее 50 процентов всего кислорода в нашу атмосферу, они делают это, улавливая около 37 миллиардов метрических тонн CO ₂ , примерно 40 процентов всего произведенного CO ₂ . Для сравнения: мы подсчитали, что это эквивалентно количеству CO ₂ , улавливаемому 1,70 триллионами деревьев, что составляет четыре леса Амазонки, или в 70 раз превышающему количество, поглощаемое всеми деревьями в Национальных и государственных парках США. каждый год. Больше фитопланктона означает больше улавливания углерода.

В последние годы ученые обнаружили, что киты обладают мультипликативным эффектом, увеличивая продукцию фитопланктона, куда бы они ни направлялись. Как? Оказывается, продукты жизнедеятельности китов содержат именно те вещества, в частности железо и азот, которые необходимы фитопланктону для роста. Киты переносят минералы на поверхность океана посредством своего вертикального движения, называемого «китовым насосом», и путем миграции через океаны, называемого «китовой конвейерной лентой (см. Диаграмму 1)». Предварительное моделирование и оценки показывают, что эта подкормочная деятельность значительно увеличивает рост фитопланктона в районах, часто посещаемых китами.

Диаграмма 1

Несмотря на то, что питательные вещества переносятся в океан через пыльные бури, речные отложения и восходящие потоки ветра и волн, азота и фосфора остается мало, что ограничивает количество фитопланктона, который может цвести в более теплых частях океанов. В более холодных регионах, таких как Южный океан, ограничивающим минералом, как правило, является железо. Если бы больше этих недостающих минералов стало доступным в тех частях океана, где их мало, могло бы расти больше фитопланктона, потенциально поглощая гораздо больше углерода, чем это было бы возможно в противном случае.

Оставить китов в живых

Вот где и появляются киты. Если бы китам разрешили вернуться к их численности до китобойного промысла, составлявшей от 4 до 5 миллионов — с чуть более 1,3 миллиона сегодня, — это могло бы значительно увеличить количество фитопланктона в океанах и углерод, который они улавливают каждый год. Как минимум, даже увеличение продуктивности фитопланктона на 1 процент благодаря активности китов приведет к улавливанию сотен миллионов тонн дополнительного CO ₂ в год, что эквивалентно внезапному появлению 2 миллиардов взрослых деревьев.Представьте себе воздействие на кита в течение средней продолжительности жизни, более 60 лет.

Несмотря на резкое сокращение коммерческого китобойного промысла, киты по-прежнему сталкиваются со значительными опасностями, опасными для жизни, включая удары судов, запутывание в рыболовных сетях, переносимые с водой пластиковые отходы и шумовое загрязнение. В то время как некоторые виды китов восстанавливаются — медленно, но многие — нет.

Усиление защиты китов от техногенных опасностей принесет пользу нам, планете и, конечно же, самим китам.Этот «земной» подход к секвестрации углерода также позволяет избежать риска непредвиденного ущерба от предлагаемых непроверенных высокотехнологичных решений. У природы были миллионы лет, чтобы усовершенствовать свою технологию поглощения углерода на основе китов. Все, что нам нужно сделать, это дать китам жить.

Теперь перейдем к экономической стороне решения. За защиту китов приходится платить. Устранение многих угроз для китов включает в себя компенсацию тем, кто создает угрозы, группе, которая включает страны, предприятия и отдельных лиц.Обеспечение практического применения этого подхода включает определение денежной стоимости китов.

Международное общественное благо

Киты производят блага для климата, которые разбросаны по всему земному шару. И поскольку выгоды людей от существования китов не уменьшают выгоды, которые получают от них другие, они представляют собой общественное благо из учебника (см. Диаграмму 2). Это означает, что киты затронуты классической «трагедией общин», затрагивающей общественные блага: ни один человек, получающий от них выгоду, не имеет достаточной мотивации, чтобы платить свою справедливую долю, чтобы поддержать их.Только подумайте о важности земной атмосферы для нашего выживания. Несмотря на то, что все страны признают, что все заинтересованы в сохранении этого общего ресурса для будущего, глобальная координация остается проблемой.

Диаграмма 2

Чтобы решить эту проблему международных общественных благ, мы должны сначала спросить: какова денежная стоимость кита? Правильная оценка оправдана, если мы хотим побудить предприятия и другие заинтересованные стороны спасти китов, продемонстрировав, что выгоды от их защиты намного превышают затраты.Мы оцениваем стоимость среднего крупного кита, определяя сегодняшнюю стоимость углерода, улавливаемого китом за время его жизни, используя научные оценки того, сколько киты вносят в улавливание углерода, рыночную цену диоксида углерода и финансовый метод дисконтирования. К этому мы также добавляем сегодняшнюю ценность другого экономического вклада кита, такого как улучшение рыболовства и экотуризм, на протяжении его жизни. По нашим скромным оценкам, стоимость среднего большого кита, исходя из его различных видов деятельности, превышает 2 миллиона долларов, а для нынешнего поголовья крупных китов легко превышает 1 триллион долларов.

Диаграмма 3
/> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />

Но все еще остается вопрос, как уменьшить множество опасностей для китов, таких как столкновения с кораблями и другие опасности. К счастью, экономисты знают, как решить подобные проблемы. Фактически, потенциальной моделью для таких решений является программа REDD Организации Объединенных Наций (ООН). Признавая, что на вырубку лесов приходится 17 процентов выбросов углерода, REDD предоставляет странам стимулы для сохранения своих лесов в качестве средства предотвращения попадания CO ₂ в атмосферу.Аналогичным образом мы можем создать финансовые механизмы для содействия восстановлению мировых популяций китов. Стимулы в виде субсидий или других компенсаций могут помочь тем, кто несет значительные расходы в результате защиты китов. Например, судоходным компаниям может быть выплачена компенсация за изменение маршрутов доставки, чтобы снизить риск столкновений.

Однако это решение вызывает вопросы, на которые сложно ответить. Для начала необходимо создать и профинансировать финансовое учреждение для защиты китов и других природных активов.Сколько именно мы должны быть готовы потратить на защиту китов? По нашим оценкам, если бы китам было разрешено вернуться к их численности до китобойного промысла — улавливанию 1,7 млрд тонн CO ₂ в год, — субсидирование этих китов усилий по секвестрации CO ₂ на человека в год будет стоить около 13 долларов США на человека. Если мы согласимся оплатить эту стоимость, как она должна распределяться между странами, отдельными лицами и предприятиями? Какая сумма должна быть компенсирована каждому человеку, компании и стране, которые должны нести часть затрат на защиту китов? А кто будет следить за компенсацией и следить за соблюдением новых правил?

Международные финансовые учреждения в партнерстве с другими ООН и многосторонними организациями идеально подходят для консультирования, мониторинга и координации действий стран по защите китов.Киты обычно встречаются в водах вокруг стран с низким доходом и нестабильных государств, которые могут быть не в состоянии принять необходимые меры по смягчению последствий. Поддержка этих стран может исходить, например, от Глобального экологического фонда, который обычно оказывает поддержку таким странам в выполнении международных природоохранных соглашений. МВФ также имеет хорошие возможности для того, чтобы помочь правительствам интегрировать макроэкономические выгоды, которые киты приносят в смягчение последствий изменения климата, а также стоимость мер по защите китов в их макрофискальные рамки.Всемирный банк имеет опыт разработки и реализации конкретных программ по компенсации субъектам частного сектора за их усилия по защите китов. Другие организации ООН и многосторонние организации могут контролировать соблюдение требований и собирать данные для измерения прогресса в этих усилиях.

Новое мышление

Координация экономических аспектов защиты китов должна стать приоритетом в повестке дня мирового сообщества в области климата. Поскольку роль китов незаменима в смягчении последствий изменения климата и повышении устойчивости к ним, их выживание должно быть интегрировано в цели 190 стран, подписавших в 2015 году Парижское соглашение о борьбе с климатическими рисками.

Международные институты и правительства, однако, также должны проявить свое влияние, чтобы вызвать новый образ мышления — подход, который признает и реализует целостный подход к нашему собственному выживанию, который включает жизнь в пределах естественного мира. Киты — это не решение человека — эти великие существа обладают собственной ценностью и правом на жизнь, — но этот новый образ мышления признает и ценит их неотъемлемое место в устойчивом океане и на планете.Здоровые популяции китов подразумевают здоровую морскую жизнь, включая рыбу, морских птиц, и общую динамичную систему, которая перерабатывает питательные вещества между океанами и сушей, улучшая жизнь в обоих местах. Стратегия «земных технологий» по поддержке возвращения китов к их прежнему изобилию в океанах принесет значительную пользу не только жизни в океанах, но и жизни на суше, включая нашу.

Учитывая последствия изменения климата здесь и сейчас, нельзя терять время на выявление и внедрение новых методов предотвращения или обращения вспять ущерба глобальной экосистеме.Это особенно верно, когда речь идет об улучшении защиты китов, чтобы их популяции могли расти быстрее. Если не будут предприняты новые шаги, по нашим оценкам, потребуется более 30 лет, чтобы удвоить численность нынешних китов, и несколько поколений, чтобы вернуть их к их численности до китобойного промысла. Общество и наше собственное выживание не могут позволить себе ждать так долго.

РАЛЬФ ЧАМИ является помощником директора, а СЕНА ОЗТОСАН — аналитиком-исследователем в Институте развития потенциала МВФ, ТОМАС КОЗИМАНО — почетный профессор Колледжа бизнеса Мендосы Университета Нотр-Дам, а КОННЕЛ ФУЛЛЕНКАМП — профессор практики экономики и директор учебного центра экономики Университета Дьюка.

Ссылки:

Лавери Т., Б. Роуднью, П. Гилл, Дж. Сеймур, Л. Сёронт, Г. Джонсон, Дж. Митчелл и В. Сметачек. 2010. «Дефекация железа кашалотами стимулирует экспорт углерода в Южном океане». Труды Королевской академии 127: 3527–31.

Лутц, С. и А. Мартин. 2014. «Углерод рыб: изучение углеродных услуг морских позвоночных». Отчет Blue Climate Solutions, The Ocean Foundation, Вашингтон, округ Колумбия.

Першинг, А., Л. Кристенсен, Н. Рекорд, Г. Шервуд и П. Стетсон. 2010. «Влияние китобойного промысла на углеродный цикл океана: почему больше значит лучше». PLoS One 5 (10): 1–9.

Роман, Дж., Дж. Эстес, Л. Мориссет, К. Смит, Д. Коста, Дж. Маккарти, Дж. Б. Нэйшн, С. Никол, А. Першинг и В. Сметачек. 2014. «Киты как инженеры морских экосистем» Границы экологии и окружающей среды 12 (2): 377–85.

Смит К., Дж. Роман и Дж. Б. Нэйшн. 2019. «Модель метапопуляции для специалистов по падению китов: самые крупные киты необходимы для предотвращения исчезновения видов — Море.На рассмотрении.

ФОТО: ISTOCK / JAMESTEOHART; МАММУТ;
Мнения, выраженные в статьях и других материалах, принадлежат авторам; они не обязательно отражают политику МВФ.

MEGAHIT: сверхбыстрое одноузловое решение для крупномасштабной и сложной сборки метагеномики с помощью краткого графа де Брейна | Биоинформатика

Аннотация

Резюме: MEGAHIT — это ассемблер NGS de novo для сборки больших и сложных метагеномических данных с минимальными затратами времени и средств.Он завершил сборку набора данных метагеномики почвы со скоростью 252 Гбит / с за 44,1 и 99,6 часа на одном вычислительном узле с графическим процессором и без него, соответственно. MEGAHIT собирает данные как единое целое, т.е. никакой предварительной обработки, такой как разбиение на разделы и нормализация, не требуется. По сравнению с предыдущими методами сбора данных о почве, MEGAHIT создал сборку в три раза больше, с более длинным контигом N50 и средней длиной контига; кроме того, 55,8% считываний были согласованы с сборкой, что дает четырехкратное улучшение.

Доступность и реализация: Исходный код MEGAHIT находится в свободном доступе по адресу https://github.com/voutcn/megahit под лицензией GPLv3.

Контакт: [email protected] или [email protected]

Дополнительная информация : Дополнительные данные доступны на сайте Bioinformatics онлайн.

1 Введение

Технологии секвенирования нового поколения открыли новые возможности для изучения метагеномики и понимания различных микробных сообществ, таких как кишечник, рубец и почва человека.Из-за отсутствия эталонных геномов сборка de novo данных метагеномики (короткие чтения) является полезным и почти неизбежным шагом для анализа метагеномики (Qin et al ., 2010). Однако этот шаг ограничен высокими требованиями к вычислительным ресурсам, особенно для больших и сложных наборов данных, встречающихся в метагеномике окружающей среды (Howe et al ., 2014). Набор данных почвенной метагеномики, недавно опубликованный Howe et al. составляет 252 Гбит даже после обрезки низкокачественных баз.Набор данных был успешно собран с этапами предварительной обработки, включая разделение и цифровую нормализацию. В настоящее время ни один ассемблер de novo не может собрать данные в целом, используя возможный объем компьютерной памяти. Расчетная потребность в памяти для SOAPdenovo2 (Luo et al ., 2012) и IDBA-UD (Peng et al ., 2012) для сбора данных о почве составляет не менее 4 ТБ. Поскольку объем метагеномических данных продолжает расти, мы заинтересованы в разработке MEGAHIT, ассемблера, который может быстро и экономично собирать большие и сложные метагеномические данные, особенно на одноузловом сервере (текущий максимальный объем памяти 768 ГБ для 2-сокетного сервера).

2 метода

MEGAHIT использует сжатые графики de Bruijn (SdBG; Bowe et al ., 2012), которые представляют собой сжатые представления графиков de Bruijn . SdBG кодирует граф с m ребрами в 0 ( m ) битах и ​​поддерживает обход времени 0 ( 1 ) от вершины к ее соседям. В нашей реализации добавлен битовый вектор длиной м для обозначения допустимости каждого ребра (чтобы эффективно поддерживать динамическое удаление ребер) и вспомогательный вектор размером 2kt бит (где k — k- mer size и t — количество вершин с нулевой степенью) для хранения последовательности вершин с нулевой степенью, чтобы гарантировать, что граф не имеет потерь.

Несмотря на свои преимущества, эффективное построение SdBG нетривиально. MEGAHIT основан на быстром параллельном алгоритме построения SdBG; узким местом является сортировка набора ( k +1) -меров, которые являются краями SdBG в обратном лексикографическом порядке их длины — префиксы k ( k -меры). MEGAHIT использует параллелизм графического процессора (GPU, с поддержкой CUDA), адаптируя недавний алгоритм построения BWT CX1 (Liu et al ., 2014), который использует преимущества графического процессора для очень эффективной сортировки достаточного количества операций чтения. Ограничиваясь относительно небольшим размером встроенной памяти графического процессора, мы применяем блочную стратегию, которая разделяет сегменты k -меров в соответствии с их префиксом длины — l ( l = 8 в нашей реализации). Модули k в последовательных разделах, которые помещаются в памяти графического процессора, сортируются вместе. Используя параллелизм GPU, MEGAHIT ускоряет построение в 3-5 раз по сравнению со своим аналогом, работающим только на CPU.

Примечательно, что ошибка секвенирования проблематична, потому что ошибка секвенирования с одной базой приводит к k ошибочным синглетонам k -меров, что значительно увеличивает потребление памяти MEGAHIT. Чтобы справиться с проблемой, перед построением графа все ( k + 1) -меры из входных чтений сортируются и подсчитываются, и только ( k + 1) -меры, которые появляются по крайней мере d (2 by по умолчанию) время сохраняется как solid-kmer . Этот метод удаляет множество ложных краев, но может быть опасным для сборки метагеномики, поскольку многие виды с низкой численностью могут быть секвенированы на очень малой глубине.Таким образом, мы представляем стратегию mercy-kmer для восстановления этих краев малой глубины. Даны два твердых ( k + 1) -меров x и y из одного и того же считывания, где x не имеет исходящей степени, а y не имеет степени. Если все ( k + 1) -меры между x и y в этом чтении не являются solid , они будут добавлены в график de Bruijn как mercy-kmers . Мерси-кмерс укрепляют соприкосновение малых глубин.Без этого подхода многие подлинные кромки с малой глубиной были бы неправильно определены как наконечники и удалены.

На основе SdBG мы реализовали стратегию множественного размера k -mer в MEGAHIT (Peng et al ., 2012). Метод итеративно строит несколько SdBG от маленького k до большого k . В то время как маленький размер k подходит для фильтрации ошибочных краев и заполнения пробелов в областях с низким охватом, большой размер k полезен для разрешения повторов.На каждой итерации MEGAHIT очищает потенциально ошибочные края, удаляя кончики, объединяя пузыри и удаляя края с низким локальным покрытием. Последний подход особенно полезен для метагеномики, которая страдает неоднородной глубиной секвенирования. Общий рабочий процесс MEGAHIT показан на рисунке 1.

Рис. 1.

Рис. 1.

3 Результаты

В таблице 1 сравниваются характеристики MEGAHIT и SPAdes (Bankevich et al ., 2012) на трех подмножествах (100-кратное, 20-кратное и 10-кратное) набора данных E. coli MG1655. QUAST (Gurevich et al ., 2013) использовался для оценки собранных контигов (таблица 1). MEGAHIT (версия CPU) в шесть раз быстрее, чем SPAdes, и хорошо работает даже на подмножестве с низким покрытием.

MEGAHIT и SPAdes в наборе данных E.coli

Производительность MEGAHIT и SPAdes в наборе данных E.coli

Чтобы оценить производительность на крупномасштабных метагеномических данных, мы собрали набор данных метагеномики почвы прерий Айовы, который включает 3.3 миллиарда считываний на общую сумму 252 миллиарда пар оснований (Howe et al ., 2014) с использованием MEGAHIT и Minia, другого ассемблера, эффективного с точки зрения памяти (Chikhi and Rizk, 2012). Сборка, проведенная Howe et al. был включен для сравнения (таблица 2). На сервере с 384 ГБ памяти MEGAHIT занял 44,1 часа, что в ~ 7 раз быстрее, чем Minia. Он достиг пика потребления памяти в 345 ГБ во время подсчета k -mer и построения SdBG; это соответствует ожиданиям, поскольку модуль сортировки MEGAHIT автоматически настраивается на полное использование всей доступной памяти на сервере.Примечательно, что MEGAHIT может собрать этот набор данных всего с 260 ГБ памяти, используя 55,3 часа (дополнительный раздел 4).

Сводная статистика для MEGAHIT, Howe и др. . и Minia

Сводная статистика для MEGAHIT, Howe и др. . и Minia

Чтобы соответствовать анализу Хоу, мы рассматривали только контиги ≥ 300 п.н. для дальнейшего анализа.Контиги, полученные с помощью MEGAHIT, имели общий размер как минимум в три раза больше, чем при использовании других методов, и обеспечивали лучшую статистику по N50, средней длине и количеству длинных контигов (длина ≥ 1000 п.н.). Таким образом, MEGAHIT обеспечивает лучшую целостность сборки. Необработанные чтения были выровнены обратно к собранным контигам с помощью Bowtie2 (Langmead and Salzberg, 2012). Как показано в Таблице 3, MEGAHIT получает в> 4 раз больше сопоставленных считываний и в 5–6 раз больше правильно выровненных пар считываний. 37% отдельных 17-меров оказались ≥ 2 в сборке, что может означать, что MEGAHIT лучше справился с восстановлением подвидов с низкой численностью в ультра-диверсифицированной метагеномике (дополнительный рис.S3).

MEGAHIT, Howe и др. . и Minia

Статистика выравнивания MEGAHIT, Howe et al . и Minia

4 Выводы

MEGAHIT позволяет эффективно собирать большие и сложные метагеномические данные на одном сервере, обеспечивая при этом лучшую полноту и непрерывность. MEGAHIT доступен как в версиях с процессором, так и с ускорением на GPU. Благодаря графическому процессору время сборки набора данных о почве сокращается с 4 до менее 2 дней.

Благодарности

Авторы благодарят С.М. Ю, К.М. Leung и Y. Peng за подробное объяснение IDBA-UD. Авторы также благодарят К. Титуса Брауна за предоставленную открытую оценку данных E.coli (таблица 1).

Финансирование

Эта работа финансировалась Гонконгским фондом общих исследований HKU-713512E и ITF (Фондом инноваций и технологий) GHP / 011/12. Финансирующие организации не играли никакой роли в дизайне исследования, сборе и анализе данных, принятии решения о публикации или подготовке рукописи.

Конфликт интересов : Не объявлен.

Список литературы

и другие. . (

2012

SPAdes: новый алгоритм сборки генома и его приложения для секвенирования отдельных клеток

J. Comput. Биол.

19

455

477

и другие. . (

2012

Краткие графики де Брейна

Алгоритмы в биоинформатике

Springer

Berlin

225

235

(

2012

Экономичное и точное представление графа де Брейна на основе фильтра Блума

Алгоритмы в биоинформатике

Springer

Berlin

236

248

и другие. . (

2013

QUAST: инструмент оценки качества сборки генома

Биоинформатика

29

1072

1075

и другие. . (

2014

Борьба с разнообразием почв с помощью сборки больших сложных метагеномов

Proc. Natl Acad. Sci. США

111

4904

4909

(

2012

Быстрое выравнивание с пропуском чтения с Bowtie 2

Nat. Методы

9

357

359

и другие. . (

2014

Конструкция BWT с ускорением на GPU для большой коллекции коротких чтений

arXiv

и другие. . (

2012

SOAPdenovo2: эмпирически улучшенный ассемблер de novo для короткого чтения с эффективным использованием памяти

GigaScience

1

18

и другие. . (

2012

IDBA-UD: de novo ассемблер для данных одноклеточного и метагеномного секвенирования с сильно неравномерной глубиной

Биоинформатика

28

1420

1428

и другие. . (

2010

Каталог кишечных микробных генов человека, созданный путем метагеномного секвенирования

Природа

464

59

65

Заметки автора

© Автор, 2015. Опубликовано Oxford University Press. Все права защищены. Для получения разрешений, пожалуйста, пишите на электронную почту: журналы[email protected]