5/23/2019

NSAを訪問 (ブルース・シュナイアー)

シュナイアーのブログより

昨日、私はNSAを訪れました。サイバー軍の誕生日でしたが、それが私がそこにいた理由ではありません。私は、Berkman Klein Centerとの契約が切れ、Hewlett Foundationから資金提供を受けたので、 Berklett Cybersecurity Projectの一環として訪れました。(BERKman hewLETT —— 分かりますよね? 私たちはWebページを持っていますが、それはかなり古くなっています。)

それは、すべての機密扱いではありませんが、チャタムハウスルール下にある集会の一日でした。ナカソネ長官は私たちを歓迎し、初めに質問をしました。様々な上級役員が様々なトピックについて私たちと話しましたが、主に3つの分野に焦点を当てていました。

  • ロシアの影響工作(influence operations)、2018年の選挙の間にNSAとサイバー軍が行ったことと、将来彼らができることの両方

  • 中国と信頼できないコンピュータハードウェアによる重要なインフラストラクチャへの脅威、5Gネットワークとさらに広く見る

  • 機械学習、MLシステムがすべての法律に準拠していることを確認する方法、およびMLが他のコンプライアンスタスクをどのように支援できるかの両方

全て面白かったです。最初の2つのトピックは、私が考えて書いたものであり、それらの視点を聞いてためになりました。私はプライバシーについてよりも、サイバーセキュリティについて、NSAとずっと近い立場で考えていることが分かりました。これにより、FISA改正法第702条、米国自由法第215条(来年更新予定)、あるいは憲法修正第4条について話し合った時よりも会議の不安が少なくなりました。私たちはこれらの問題が過去のものなったと思いませんが、それらは私が取り組んでいるものほどではありません。

5/22/2019

グローバルインターネットは崩壊している。次は何が来るのか?

BBC Futureより

By Sally Adee
15 May 2019

ロシアは、オンラインの国境線を規制する方法を模索している最近の国であり、私たちが知っているようにインターネットの終わりの火付け役となっている。

1648年、ヴェストファーレン条約が調印され、ヨーロッパ全域での三十年戦争が終結し、国家の主権がもたらされた。自国の領土を支配し防衛するための国家の権利は、私たちの世界的な政治秩序の中核的基盤となり、それ以来、それは揺るぎないままである。

2010年、シリアとロシアを含む各国の代表団が、同じ主権国境をデジタル世界に刻み込むと言う奇妙な要求で国連のあまり知られていない機関にやって来た。「彼らは、国単位にインターネットアドレスを割り当てることを可能にしたかったのです。国コードは、もともと電話番号に割り当てられていました。」前にテクノロジー大手Ciscoのテクノロジーポリシー担当ディレクターを務めていた独立系インターネットポリシーコンサルタントHascall Sharpは述べている。

交渉の1年後、要求は無駄に終わった: そのような境界を作ることは、国家が市民に対して厳格な統制を行使することを可能にしただろう。これは、あらゆる政府の命令からも自由でボーダレスな空間として利用するというインターネットのオープン精神に反することである。

10年近く経った今、そのボーダレスな精神は古くさいな思い出のようだ。国連を手ぶらで去った国々は、サイバースペースの隅に壁を置くことができるという考えを捨ててはいなかった。それを実現するためのより良い方法を追求するために、彼らは10年を費やした。

確かに、ロシアはすでにデジタル国境の壁を構築するための斬新なアプローチを模索している。そして先月、ロシアはインターネットを隔離するための技術的および法的措置を命じる2つの法案を可決した。西側で構築され、西側でコントロールされたインターネット・バックボーンを十分に持っている国のうちの1つである。そして、ロシアの取り組みが、正確にどんな情報が国に入ることができるのか、そして入れないかを正確に確保する最初の試みではないが、そのアプローチは過去の努力からの基本となる出発である。

「これは違います」と、New America Foundationの上級サイバーセキュリティアナリストRobert Morgusは言う。「ロシアの野望は、北朝鮮とイランを除いて、グローバルインターネットを分裂させることにおいて、誰よりもさらに前進することです。」

2019年3月にモスクワで行われたこのデモを含む、ロシアの次第に制限されるインターネットポリシーは、全国各地で抗議行動を引き起こした (Credit: Getty Images)

ロシアのアプローチは、インターネットの支配権の将来を垣間見ることである。今日、デジタル「ヴェストファーレニズム」を追求している国々は、もはや通常の権威主義的疑いではなく、かつてないほど深いレベルでそうしている。彼らのプロジェクトは、オープンインターネットが最初からそんなに良い考えであったのかどうかに関して、世界的な不安の増大のように技術の進歩によって等しく助けられている。新しい方法は、自国のドローブリッジを引き上げている国だけでなく、パラレルインターネットを確立するためにこれらのアーキテクチャを構築することを志向している国々の間の同盟関係の可能性を高めている。

オープンインターネットの何が問題になっているのか?

一部の国では、伝統的にインターネットガバナンスに影響を及ぼしてきた西側連合に不満があることがよく知られている。彼らを悩ませているのは、西側が信奉する哲学だけではなく、それらの哲学がインターネットのまさにそのアーキテクチャに焼き付けられており、これは、誰かが誰かに何かを送信するのを防ぐことができないように設計されていることである。

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TCP/IP (伝送制御プロトコル/インターネットプロトコル)を使用すると、地理やコンテンツをまったく考慮せずに情報を流すことができる。どのような情報が送信されているのか、どの国から来ているのか、そして受信国の法律には関係ない。それが気にするのは、トランザクションの終端にあるインターネットアドレスである。そのため、転送または切断される可能性のある所定のパスを介してデータを送信するのではなく、TCP/IPが必要な方法でポイントAからポイントBへの情報パケットを取得する。

世界的な民主化勢力に直面している独裁政権の瀕死の叫び声として、この設定に対する異議を却下するのは簡単である —— しかし、生じる問題は独裁政権に影響するだけではない。軍事施設や重要な水道や電力網に到達するマルウェアのような悪意のある情報、あるいは選挙に影響を与えるフェイクニュースについて、政府は心配するかも知れない。

政府はインターネットの主権が市民をマルウェアから守っていると主張するかも知れないが、多くの人が「オープンインターネット」の自由を失うことを恐れている(Credit: Getty Images)

「ロシアと中国は、特に政治レベルで、非常にオープンな情報エコシステムが人間と人間の意思決定に与える可能性の影響を理解することにおいて他国よりも早く気付いていました」と、Morgusは言う。彼らの見解は、国民は発電所と同じくらい重要なインフラストラクチャの一部であり、彼らを標的とする悪意のある情報から「保護」する必要があるということだ —— この場合、ウイルスではなくフェイクニュースである。しかし、これは市民をコントロールすることと同じくらいに保護することではない、オックスフォード大学のロシア学者でロンドンの外交政策研究センターの研究員であるLincoln Pigmanは述べている。

ソブリンインターネットは独立したインターネットではない

ロシアの2年間の「抗議の冬」根付き始め、インターネットを基盤とする革命が他の権威主義体制を揺り動かしたため、ロシアと中国は2011年または2012年頃に「ソブリンインターネット」について公に話し始めた。これらの反乱は西側諸国によって引き起こされたと確信して、ロシアは破壊的な影響が市民に届くのを阻止しようとした —— 本質的にデジタル国境でチェックを行う。

しかし、インターネットの主権は、グローバルインターネットから切り離せるほど単純ではない。それは直感に反するように思えるかも知れないが、そのような動きを自滅させるのにどのようにするかを説明するために、北朝鮮以外探す必要はない。1本のケーブルが国とグローバルインターネットとを接続している。あなたはスイッチの切り替えることでそれを切断することができる。しかし、同様のインフラストラクチャの導入を検討している国はほとんどない。ハードウェアの観点だけでは、それは不可能に近い。

グローバルインターネットが通る物理的なパイプとケーブルのネットワークの地図を作っているウィスコンシン大学マディソン校のコンピュータ科学者であるPaul Barfordは、次のように述べている。「インターネットの他の部分との接続が豊富で多様な国々では、すべての入力および出力ポイントを特定することは事実上不可能です。」たとえ、ロシアが何らかの形で情報の出入りのためのすべてのハードウェアを見つけることができたとしても、それらが世界経済から切り離されても幸せでない限り、これらの蛇口を閉じることは全く役立たないだろう。インターネットは今や世界的な商取引の重要な部分となっており、ロシアは経済を衰退させずに、このシステムから抜け出すことはできない。

ほとんどの国のインターネットは多くの物理的なエントリポイントに依存している (Credit: Getty Images)

やり方は、他のものを妨げながら、ある種の情報を自由に流し続けることです。しかし、TCP/IPの悪名高い不可知論を考えると、この種のインターネットの主権はどのようにして機能するのだろうか?

許可されたインターネットコンテンツから問題のあるものを分離する手本は伝統的に中国である。中国のグレートファイアウォールとしても知られる同社のゴールデンシールド(金盾)は、特定のインターネットアドレス、特定の単語、特定のIPアドレスなどを選択的にブロックするためにフィルタを使用することで有名である。このソリューションは決して完璧というわけではない。ソフトウェアベースであるため、プログラマーはそれを回避するためにさらにソフトウェアを設計できる。バーチャルプライベートネットワークとTorのような検閲回避ソフトウェアがそれを回避する。

さらに言えば、中国の制度はロシアには機能しない。 一つには、「中国の大手プラットフォームがコンテンツを削除することに大きく依存している」と、米国のシンクタンク、外交評議会のサイバーセキュリティ専門家であるAdam Segalは言う。一方、ロシアは「米国のソーシャルメディア企業に依存しています」。

中国の利点の多くは、インターネットが構築されている物理的なパイプにもある。開始当初から、新しい西側の技術を疑う中国は、非常に少数の出入り口がグローバルインターネットからその国境に構築されることを許しただけだった。一方、ロシアは当初インターネットブームをかなり歓迎し、そして結局相互接続の穴だらけになった。中国は単純に、監視するデジタル国境が少ないのだ。

中国の「グレートファイアウォール」は、政府がどの情報が国に入るのかをある程度制御することを可能にするが、それは回避することができる (Credit: Getty Images)

従って、ロシアはそれ自身を企業インターネットに変えることができない。そして、中国のアプローチを再現することはできない。そのため、ロシアはハードウェアにもソフトウェアにも完全に依存しないハイブリッド方式に取り組んでいる。代わりに、インターネットトラフィックがその発信元から目的の宛先に移動できるかどうかを決定する一連のプロセスとプロトコルを使用している。インターネットプロトコルは、グローバルワイヤを介して送信およびルーティングされるために、すべての情報がコンピュータによってどのように処理する必要があるかを指定する。これは、WindowsマシンがAppleオペレーティングシステムを起動できないことをどのように認識しているかに少し似ている。これは特別なことではない。「事実上、プロトコルは、データ、アルゴリズム、IPアドレスなど、様々なレイヤにまたがる様々な要素の組み合わせです」と、国際的なインターネットガバナンスに取り組み、標準開発についてコンサルタントをしているDominique Lazanskiは言う。

これらの最も基本的なものの1つはDNS標準である —— インターネットにIPアドレス(例えば38.160.150.31)をbbc.co.ukのような人間が読める形式のインターネットアドレスに変換する方法を伝え、そのIPの所在地を収容するサーバーへの道を示すアドレス帳である。

ロシアが照準を合わせているのはDNSである。4月上旬には、市民のインターネットトラフィックが世界中を迂回するのではなく、国の地理的境界内にとどまるように、国全体のインターネットトラフィックを分離する新しい方法をテストすることになっていた。完全に却下されない限り、ほとんどのエンジニアリングコミュニティからの懐疑的な意見に応えたこの計画は、市民のトラフィックが減少するように、DNSサーバー(インターネットのアドレス帳、現在、カリフォルニアに本部がある)のコピーのみをロシアで作成することだった。ロシアのサイト、またはロシア語の外部サイトに限定されている。それはロシアのユーザがグーグルでタイプすれば、それはYandexに送られ、Facebookの代わりにソーシャルネットワークVKにユーザーを送るだろう。

そのための基礎を築くために、ロシアは長年にわたり、国際企業にロシア国内のすべての市民データを国内に保存することを強制する法律を制定していた。

「ロシアが国内DNSの最終計画に成功した場合、国際情報をフィルタリングする必要はまったくなくなるでしょう。ロシアのインターネットトラフィックは、国を離れる必然性は全くなくなります」とMorgusは言う。「それは、ロシア人、または誰もがロシア国内からアクセスできる唯一のものが、ロシア国内の物理的にサーバー上にホストされている情報であることを意味します。それはまた、外部の情報なのか、それともスカーフを買うのがAmazonなのかに関わらず、誰も外部情報にアクセスできないことを意味します。」

ほとんどの専門家は、これを行う際のロシアの主な目的は自国民に対する統制を強化することであると認識している。しかし、その行動は地球規模でも影響を及ぼす可能性がある。

「デジタル主権」を得ることを望んでいる政府は、有益な経済取引を妨げることなく、どの情報が国に入るかを管理する方法を見つけなければならない(Credit: Getty Images)

ロシアと中国がとったアプローチは、中小国が真似できないほど高価だが、影響力がないとは限らない。「特に抑圧的な政策や非公式のインターネットアーキテクチャの普及は、模倣ゲームのようなものです」とMorgusは言う。彼の意見は、ローレンス・リバモア国立研究所のJaclyn Kerrの研究によって裏付けられている。彼らが行うインターネットのコントロールの範囲と種類を形作るデジタルソリューションの権威主義的な採用は、おそらく3つの変数によって動かされると、彼女は言う。1つ目は、そこにどんな利用可能なものがあるかである。 2つ目は、政権が利用可能な選択肢のいずれかを実行する余裕があるかどうかである。3番目の変数 —— 「政権のレファレンスグループの諸国によって選択された政策」 —— は、それがコピーキャットのゲームとして説明されてきた理由を説明することをある種流行を追い掛けている。これはしばしば政権の態度に左右される。インターネットの管理に関しては、その友人はオープンか非公開か?

最初の変数に関しては、中央アジアの共和国のようなロシアの隣人は、確かにロシアのDNSのようなアーキテクチャを利用してインターネットのRUnetバージョンにのみ接続することができる。これは基本的にRUnetの提案された境界を彼らの周辺まで拡大するだろう、とMorgusは言う。

デジタル決定者

3番目の変数に関しては、より権威主義的なインターネットガバナンスに魅了されていると思われる国のリストが増えているようです。自国のインターネットの扱い方に関しては、すべての国が「オープンインターネット」および「権威主義的抑圧」ピアグループのいずれかにきちんと分類されるわけではない。例えば、Morgusと彼の同僚Jocelyn WoolbrightとJustin Shermanが昨年発表した論文で指摘したように、イスラエルは両極端の間にきちんと位置している。彼らは、過去4年間で、イスラエル、シンガポール、ブラジル、ウクライナ、そしてインドをはじめとする「デジタル意思決定者」国家が、より主権的で閉鎖的な情報へのアプローチに向かってますます変動していることを発見した。彼らの変動の理由は様々だが、これらの国々のいくつかは似たような状況にある。ウクライナ、イスラエル、および韓国は、絶え間ない紛争状態にあるため、敵対者がインターネットを攻撃していることを発見した。一部の専門家は、インターネットの戦略的使用、特にソーシャルメディアが戦争のようになったことを知っている。韓国でさえ、オープンでグローバルとの評判にも関わらず、オンラインで違法な情報を取り締まるための画期的な技術を開発した。

しかし、決定者は本当に中国やロシアのモデルをコピーすることができるのか? 中国の主権に対する技術的手段は、中小国が従うにはあまりにも独特である。ロシアはまだ十分にテストされていない。どちらもセットアップに最低でも何億ドルもの費用が掛かる。

インドは、インターネットの運命に影響を与える可能性がある「デジタル決定者」の1つと見なされている (Credit: Getty Images)

2つの「デジタル決定者」大国、ブラジルとインドは、長い間、西側の「オープンバリュー」にも依存せず、国内イントラネットにも依存せずに、グローバルインターネットに対処する方法を模索してきた。「彼らのインターネットと政治的価値観は、スペクトルの真ん中に位置しています」とMorgusは言う。過去10年間の大部分において、両者は今日見ているインターネットの2つの相反するバージョンに代わる実行可能な方法を考え出した。

ロシアのプロパガンダサイトRTは、ブラジルとインドがロシア、中国、南アフリカと協力してBRICSインターネットと呼ばれる代替手段を開発すると報告した際、そのイノベーションは2017年にほのめかされた。ロシアは、「外的影響から彼らを守る」ためのインフラストラクチャを構築していると主張した。

この計画は失敗した。「ロシアと中国の両方がBRICSを追求することに興味を持っていましたが、残りはそれほど熱心ではありませんでした」とLazanskiは言う。「ブラジルのリーダーシップの変化は特にそれを狂わせました」

一帯一路

タジキスタン、ジブチ、ジンバブエなどの国々を陸路、海上航路、通信インフラの広大なネットワークを構築することでアジアをヨーロッパとアフリカを結ぶという中国の「21世紀シルクロード」プロジェクトは、中国の「一帯一路」プロジェクトを装った2度目の試みのための土台が整っていると見る向きもある。ロンドンの国際戦略研究所の推計によると、中国は現在、ケーブルの敷設から他の国々でのコアネットワークの構築に至るまで、世界中で約80の電気通信プロジェクトに取り組んでおり、重要かつ成長著しい中国所有のグローバルネットワークに貢献している。

一部の国では関係を断ち、欧米のインターネットから独立した独自のインフラストラクチャを構築している (Credit: Getty Images)

「これらの計画には、非常に重要なインフラストラクチャ要素が存在する可能性があります」と、元Jane'sのアナリストで、現在インテリジェンスグループStratforと協力しているSim Tackは言う。1つの可能性は、十分な数のこれらの国々がロシアと中国に加わり、世界の他の国々と取引をしなくても経済的にお互いを支えることができるポイントに似たインフラストラクチャを開発するシナリオである。これは、彼らが西側のインターネットから自分たちを閉ざすことができるという意味である。中小の国は非西側標準に基づいて構築されたインターネットを好むかも知れない。そして、中国を中心に構築された経済インフラは、国が準グローバル経済に参加しながら、自国のインターネット体験の特定の側面をコントロールできるようにする「第3の方法」かも知れない。しかし、Tackは、このような自立的なインターネット経済の崩壊は可能性としてはあり得るが、全くありそうもないと主張している。

インターネット自由キャンペーン組織のOpen Rights GroupのMaria Farrellは、別のインターネットは少し異なる形をとるかも知れないが、あまりにも突飛過ぎるとは考えていない。一帯一路は、決定者の国々に初めて西側のインターネットインフラストラクチャに依存しないオンラインを手に入れるための選択肢を与える「プラグアンドプレイ(すぐに使える)インターネット」を提供している、と彼女は言う。

「中国が行ったことは、技術だけでなく、情報システム、検閲訓練、監視のための法律モデルのひと揃いをまとめたものです」と彼女は言う。「中国版インターネットを実行するのは、完全なキット、法律、およびトレーニングです。」それは安価です。そして西側のインターネットに代わる信頼できる手段として販売されており、名前だけで「オープン」になっていると感じています。「ジンバブエ、ジブチ、ウガンダのような国々は、デジタルスペースを植民地化するために単にGoogleとFacebookへの入り口であるインターネットに参加させたくありません」と彼女は言う。また、これらの国々は、自国政府がスパイ活動によって害されるのを見るためだけに、西側のインターネットによって提供されるこの「開放性」を歓迎することを望んでいません。この記事のインタビューを受けた他のすべての専門家とともに、Farrellはスノーデンの暴露が現在も続いている残響を過小評価することがどれほど賢明でないのかを改めて強調した。

「特に貧しい国々は、大いに怖がらせました」と彼女は言う。「それは私たち全員が実際に真実であると疑ったものを示しました」

ロシアがDNSを再発明しようとしているように、一帯一路のプラグアンドプレイ権威主義的インターネットは、中国の特注インターネットプロトコルへのアクセスにサインアップする国々に与えている。「TCP/IPは停滞した標準規格ではありません」と、主要なドメイン名を発行および監督し、DNSを運営しているIANA(International Corporation of Assigned Names and Numbers)の最高技術責任者であるDavid Conradは指摘している。「常に進化しています。インターネット上で何も変わりません。」

しかし、それらの進化は慎重でゆっくりであり、そして一つのインターネット上の世界的な合意に基づいている。それが変わるとすれば、TCP/IPは二分される可能性がある、とMorgusは言う。10年以上にわたり、中国とロシアはインターネットのコミュニティを識別性の向上を目指して推進してきた、とファレルは付け加えた。それは、物理的な世界で市民を追跡するための顔認識の大量採用に精通している人は誰も驚かない開発である。

西側の悪影響

しかし、おそらく権威主義的な国々は彼らが思っていたよりもやるべき仕事は少ない。

「ますます多くの西欧諸国が、インターネット上の主権が何を意味するのかについて考えることを余儀なくされています」とTackは言う。「最近の選挙の煩わしさや、西側のソーシャルメディアに対する不和を唱えるロシア政府による十分に裏付けされた慣行をきっかけに、欧米の政策立案者たちは、オープンで無料のインターネットは実際には民主主義そのものに害を及ぼす可能性があるという考えに気付きました」Morgusは述べた。「米国と他の国々でのポピュリズムの台頭は、自由な国際秩序の崩壊についての懸念と相まって、伝統的なオープンインターネットの太刀持ちの多くが自分の殻の中に閉じこもるのを見ました。」

「オープンインターネット」への脅威は熱狂的な反応を刺激し続けています —— しかし、一部の専門家は変化は今避けられないと信じている (Credit: Getty Images)

「それは悪い国や良い国に関するものではありません。それはコミュニケーションを抑制したい国に関するものです。」アトランタのジョージア工科大学でインターネットガバナンスプロジェクトを運営しているMilton Muellerは言う。「私が最近見た中で最悪のことは、英国のオンライン害賠償請求書です。」このホワイトペーパーでは、インターネットプラットフォームが従うべき優れた実践を確立し、そうでない場合はそれを解決するための処罰を行うことを目的とした、独立した規制機関の設立を提案している。これらの「優れた実践」は、最近のロシアのインターネット法を遵守している人にはなじみのある類の情報、リベンジポルノ、ヘイトクライム、ハラスメントとトローリング、容疑者によってアップロードされたコンテンツ、虚偽の情報を制限する。

確かに、決定者の国々が今日恐れている多国籍企業は、彼らが情報主権の目標を達成するのを手助けすることを熱望するかも知れない。Facebookは最近、何が有害なコンテンツを構成しているのか(ヘイトスピーチ、テロリストの宣伝など)を決定するために政府の規制を要求することで、ますます圧力を強めている。Googleはよく知られているように西側ではオープンインターネットを提供し(西側諸国政府にも開かれる可能性がある)、東側では検閲された検索エンジンを提供することによって、同時に両方いい思いをしている。「コミュニケーションを制限したいが、コミュニケーションがもたらす利益を制限したくないという欲求の間には常に緊張があると思います」とConradは言う。

一部の人にとっては別のインターネット、他の人にとってはFacebookが仲介する主権です。情報の国境が各国、連合、または世界のインターネットプラットフォームによって策定されているかどうかに関わらず、初期の創設者が夢見ていたオープンインターネットは既になくなっています。

「インターネットは長い間、グローバルに接続されたものではありませんでした。」とLazanskiは言う。

Slashdot

5/21/2019

私は、0x$3.00(3ヘキサデシマルドル)のクヌースの小切手を手に入れました

Something Something Programmingより。頑張ってみる??

May 17, 2019

ドナルド・クヌースはコンピューター科学者です。彼は、彼の著書で見つかったいかなる「バグ」に対しても、1米ヘキサデシマルドル(2.56ドル、0x$1.00)を与えると表明しています。バグとは、「技術的、歴史的、誤植、あるいは政治的に不正確なもの何でもです。私は、自分自身でクヌース小切手を手に入れたいと思ったので、彼の最高の作品である「The Art of Computer Programming (TAOCP)」で誤りを見つけようと試みました。私は、3つ見つけて送りました。そして、言葉通り、彼は私に0x$3.00の小切手を送り返しました。

ご覧のとおり、これは本物の小切手ではありません。クヌースはかつて本物の小切手を送っていましたが、詐欺の問題のために2008年に停止しました。今や、彼は「個人預金証書」をサンセリフ銀行(BoSS)に送ります。彼は、望むならばまだ本当のお金を送ろうとしているますが、それは面倒なことのように思えます。

2つの誤植と1つの履歴上の誤りがあります。私はそれらを些細なものから順に説明します。

誤植#1

最初の誤植は、第3巻の392ページ、ソートと検索の下から8行目にあります。「失敗した検索の後は、Kを含む新しいレコードをテーブルに入れることが時には(sometime)望ましい場合があります。これを行う方法は、検索と挿入のアルゴリズムと呼ばれています。」誤りは、「sometime」は「sometimes」であるべきです。

もちろん、このようなエラーが発生しても当然のことです。この記事だけでも、間違いなくいくつかの誤植が含まれています(ただし、それらを見つけることによる報酬はありません)。驚くべきことは、それが長い間発見されなかったことです。392ページは数学の重いセクションに深く埋め込まれているわけではありませんが、第6章「検索」の最初のページです。あなたはそれが全体の中で最も読まれているセクションの1つ、そしてそれ故に最も誤植のないものの1つになると思うでしょうが、私はそうは思いません。

ところで、TAOCPを読むことを考えたことがあるなら、試してみて下さい。多くの人があなたにそれは参照作業であり、そしてそれがまっすぐに読まれることを意味しないことをあなたに言うでしょう。しかし、それは真実ではありません。作者は明確な視点と物語と特異なスタイルを持っています。そして、読みやすさを妨げる唯一のものは数学の難しさです。しかし、それに対する簡単な解決策があります: あなたが理解できない数学に達するまで読んで、そしてそれをスキップしてあなたが理解できる次のセクションを見つけます。このように読んで、私は本の少なくとも80%を読み飛ばします。しかし、残りの20%は素晴らしいです!

また、TAOCPは無関係であるか、古くなっているか、そうでなければ「本物のプログラミング」には適用できないと人々は言います。これも間違っています。例えば、章の紹介の後の最初のセクションは、ソートされていない配列の中の項目を探すという基本的な問題を扱います。最も単純なアルゴリズムは、全てのプログラマーにとって馴染みのあるものです。ポインタを配列の先頭から開始してから、ループ内で次の操作を行います。

  1. 現在の項目が目的の項目かどうかを確認します。 そうであれば、成功を返します。そうでなければ、
  2. ポインタが配列範囲を超えているかどうかを確認します。そうであれば、失敗を返します。そうでなければ、
  3. ポインタをインクリメントして続行します。

今、考えてみましょう: このアルゴリズムは平均でいくつの境界チェックを必要としますか? 最悪の場合、配列にアイテムが含まれていない場合は、リスト内の各アイテムに対して1回の境界チェックが必要になり、平均してN/2のようになります。より賢い検索アルゴリズムでは、すべての場合において1回の境界チェックでそれを実行できます。目的の項目を配列の末尾に貼り付けてから、ポインタを配列の先頭から開始して、ループ内で次の操作を行います。

  1. 現在の項目が目的の項目かどうかを確認します。そうであれば、ポインタが配列範囲内にある場合は成功を返し、そうでない場合は失敗を返します。そうでなければ、
  2. ポインタをインクリメントして続行します。

このアルゴリズムでは、アイテムが何らかの方法で見つかることが保証され、アイテムが見つかったときに境界チェックを1回実行するだけで済みます。これは深い考えですが、初心者のプログラマーにとっても理解できるほど単純です。私は他人の仕事との関連性について話すことはできないと思いますが、私はすぐにこの知恵を個人的なコードと専門的なコードの両方に適用することができました。TAOCPはこのような宝石でいっぱいです1

Searching, searching
For so long
Searching, searching
I just wanted to dance

– ルーサー・ヴァンドロス, Searching (1980)

誤植#2

2つ目の誤植は、Volume 4Aの組合せアルゴリズムPart 1です。様々なカジノで演じるコメディアンをスケジュールに入れることに関する60ページに問題があります。その実例は、リリー・トムリン、ウィアード・アル・ヤンコビック、ロビン・ウィリアムズなど、実例として使用されています。クヌースは常に彼の本の索引にフルネームを含めているので、Williamsは882ページで「Williams, Robin McLaurim」と表示しています2。しかし、彼のミドルネームはmではなくnで終わるので、それはMcLaurinであるべきです。

McLaurimは彼の母親の旧姓でした。彼女はミシシッピ州の第34代知事アンセルム・ジョセフ・マクローリンの孫娘でした。彼の政権は注目に値するとは思われません。『Mississippi: A History』によると、

マクローリン政権の最も重要な出来事は1898年春のスペインに対する合衆国の宣戦布告でした...。残念なことに、戦争は一部の州の役人に汚職を実践する機会を与えたかも知れません。マクローリンは、縁故主義や彼の恩赦権の過剰な使用を含む、様々な疑わしい慣行を非難されました。そして、禁酒運動の支持を強めるこの時代に、知事の批評家は彼が公然と認めた申し立てであるアルコール依存を非難しました。

歴史上の誤り

小学生に教えられている伝統的な乗算アルゴリズムを考えてみましょう。1桁の乗算演算はいくつ必要ですか? m桁のxにn桁のyを掛けているとしましょう。 最初に、xの最初の桁にyの各桁を順番に掛けます。次に、xの2番目の桁にyの各桁を順番に掛け、xの各桁を終えるまで同様に続けます。従って、従来の乗算では、mn個の単純な乗算が必要です。特に、それぞれ2桁の数字にn桁を乗算するには、n2個の1桁の乗算が必要です。

それは悪いことですが、ソビエトの数学者アナトリー・アレクシエーヴィッチ・カラツバによって考案された方法でもっとうまく行うことは可能です。xとyが2桁の10進数であるとします。つまり、x =(ab)10およびy =(cd)10となるような数a、b、c、dがあります3。そして、x = 10a + b, y = 10c + d, xy = (10a + b)(10c + d)です。それをFOILするとxy = 100ac + 10ad + 10bc + bdになります。この時点では、まだ期待されるn2 = 4の1桁の乗算、ac、ad、bc、bdがあります。今度は10ac + 10bcを足して引きます。読者のための演習として残しておきますが、いくらか巧妙に並べ替えるとxy = 110ac + 11bd + 10(a - b)(d - c)になります —— たった3桁の1桁の乗算です。(いくつかの定数係数がありますが、それらは加算とビットシフトだけを行うことによって計算できます。)

それを証明するように頼まないで下さい、しかしカラツバのアルゴリズム(上の例から再帰的に一般化された)は伝統的な方法のO(n2)乗算をO(n(lg 3))に改善します。これは実際のアルゴリズムの改良であり、「暗算」トリックではないことに注意して下さい。確かに、このアルゴリズムは再帰的なブックキーピングに対処するために大きなオーバーヘッドを必要とするため、人間の脳内での使用には適していません。それにも関わらず、とにかく数字がかなり大きくなるまでスピードアップは始まりません4

このアルゴリズムは、Volume 2のSeminumerical Algorithmsの295ページに記載されています。そこで、カラツバのアルゴリズムを説明した論文が発表されたときに、「不思議なことに、このアイデアは1962年以前に発見されたようには思われません」と述べています。しかし! 1995年にカラツバは「計算の複雑さ」と題した論文を発表しました。1) 1956年頃、コルモゴロフは乗算がO(n2)よりも少ない乗算ステップではできないと推測しました。2) 1960年、カラツバはコルモゴロフが彼のn2予想を投げかけたセミナーに出席しました。3)「正確に1週間以内に」カラツバは彼の分割統治法を考案しました。4) 1962年、コルモゴロフはカラツバの名前でアルゴリズムを説明した論文を書いて出版しました。「私はその論文の復刻版をもらった時、初めてその論文ついて学びました。」

従って、誤りは1962年が1960年であるべきだということです。それだけです。

分析

これらの誤りを見つけるのに多くのスキルは必要ありませんでした。

  1. 最初の誤植では、まったくスキルを必要ありませんでした。誤りは可能な限り平凡であり、比較的目に見える場所(章の始め)にありました。 どんな間抜けでもそれを見つけることができました。私はたまたま間抜けになったばかりです。
  2. 2番目の誤植を見つけるには、運と努力が必要でしたが、スキルは必要ありませんでした。 「Williams」の索引項目は、巻の最後から2番目のページに表示されています。これは、非常に明らかな本の一部で、不動産です。私はたまたま索引をざっと目を通していました。そして、それは私の目を引くことが起こりました5。私はウィキペディアで習慣的に物事を調べているので、私はロビン・ウィリアムズを調べました。そして、私は偶然矛盾に気付きました。
  3. 歴史的な誤りを見つけるために私は真剣に掘り下げたと言えるでしょうが、私がしたのは、カラバツのアルゴリズムに関するウィキペディアのページを見たことだけでした。それは1960年にアナトリー・カラツバによって発見され、1962年に出版されました。その後、それはただ点をつなぐ問題でした。

将来的には、もっと本質的なバグ、特にクヌースのコードの中のバグを見つけたいと思います。Volume 1のFundamental Algorithmsにもバグがあります。私はすでに持っているかもしれませんが、私の地元の公共図書館には、何らかの理由で2、3、4Aしかありません。

Financial facts:

  • 合計で、私のTAOCPへの寄与はたった3文字で構成されています。sが追加され、nをmに置き換え、0を2に置き換えます。1文字あたり2.56ドルを支払って1000語の単語を平均4文字/単語で書くと、10000ドルがクリアされます。
  • 私の3ヘックスドルのおかげで、サンセリフ全土の中で69番目に裕福な人になる事ができ、29人のタイがいました6

クヌースの小切手の他の議論

  • クヌースの小切手を手に入れる方法

    クヌースの本の間違いを見つけるための一般的なアドバイス。それは主に技術的なエラーに当てはまりますが、そうではありません。それは私が真剣に受け止めた1つの提案があります。

    送信する誤り集ができるまで待つことをお勧めします。いくつかの正当だが低グレードの誤りをまとめると、実際に誤りまたは提案として扱われる可能性が高くなります。いくつかの誤りを断片的に送信すると、それらのそれぞれが手に負えなくなる可能性があります。

    歴史的な間違いが起こるまで待っていたという提案のとおり、私はただのいくつかの簡単な誤植を自分で送信したくなかったので、すべてを一度に送信しました。

  • The Checks of Ashutosh Mehra

    Ashutosh Mehraは、サンセリフで3番目に裕福な人で、BoSSではなんと0x$207.f0です。

  • 実際のTeXコードにおけるいくつかの機能しないバグのチェック
  • Miscellaneous: #1 #2 #3 #4 #5 #6

補足説明

1 明確にするために、バブルソートマシンのような奇妙なものもたくさんあります。

2 Help Wantedより

私は自分の本の索引をできるだけ完全なものにするか、少なくとも完全性の錯覚を与えるようにしています。従って、私は引用されているすべての人のフルネームをリストするという方針を採用しました。例えば、 『The Art of Computer Programming』のVolume 1の索引には、単に「Hoare、CAR」や「Jordan, Camille」ではなく、「Hoare, Charles Antony Richard」および「Jordan, Marie Ennemond Camille」と書かれています。

3 このアルゴリズムをより長い桁に一般化するには、ある程度のブックキーピングが必要ですが、それほど複雑ではありません。それでも、私は間違いなく細部をめちゃくちゃにしてしまうので、簡単な例に固執することによってそれを安全にプレイしています。

4 幸いなことに、カラツバのアルゴリズムはさらに速い方法に取って代わられました。2019年3月、n log n乗算を必要とするアルゴリズムが発表されました。この方法によるスピードアップは、想像を絶するほど大きい数にのみ適用されます。

5 クヌースの索引にはイースターエッグが隠されているので、これはそれが思うほど役に立たないわけではありません。例えば、The TeXBookの索引にはアラビア語とヘブライ語のエントリがあり、どちらも66ページを指しています。ただし、このページではどちらの言語も言及されていません。代わりに、それは「右から左に読む言語」に言及しています。

6 2019年5月1日現在

curl https://www-cs-faculty.stanford.edu/\~knuth/boss.html | awk '/0x\$[0-9a-f]+\.[0-9a-f]+/ { gsub("<[^>]*>", " "); print $NF }' | uniq -c | cat -n

Hacker News

WESTWORLDシーズン3の予告公開

The Vergeより

とても待ち遠しく思われている『ゲーム・オブ・スローンズ』のフィナーレへの盛り上がりは、HBOの当然のごとく注目を集める予告編、Westworld IIIのビデオティーザーのデビューを特色としました。2020年に放映されるWestworldの第3シーズンは、前の2つのシーズンの真の出発点のように見えます。もちろん、それはまだロボットで当然占められています。

サウンドトラックとしてのピンク・フロイドの「Brain Damage (狂人は心に)」と、人工世界で真正性を求めて苦しんでいるアーロン・ポールをフィーチャーしたこの予告編は、不吉な予感と不安に満ちていますが、それらがなければWestworldにはならないでしょう。

geektyrantより

HBOはWestworldシーズン3の最初の予告編をリリースしました。アーロン・ポールのキャラクターを紹介します。この予告編について興味深いのは、ポールの性格がエヴァン・レイチェル・ウッドのドロレスに遭遇する最後の最後まで、それがWestworldの予告編として実際に登場することはないということです。

来シーズンはテーマパークの外で行われる可能性があり、ストーリーが設定されている未来の世界を実際に見ることができる可能性があります。この来シーズンは前シーズンとは非常に異なる雰囲気を持つことになるでしょう。

新シーズンはまたヴァンサン・カッセル、テッサ・トンプソン、リナ・ウェイス、キッド・カディ、リアム・ヘムズワース、タンディ・ニュートン、エド・ハリス、ジェフリー・ライトなどが演じます。

5/20/2019

その通り、決定論者よ、自由意志はある

Nautilusより

原子がなくても、あなたは選択を行う。

ジョージ・マッサー
MAY 16, 2019

それは政治だけではありません、さもなければ、賢明な人々は相変わらず話が噛み合いません。人間は自由意志を持つかどうかを議論する人々もまたこの傾向を持ちます。神経科学者で自由意志の懐疑論者サム・ハリスは何年もの間、哲学者で自由意志の擁護者ダニエル・デネットと争っています。ある時、彼をポッドキャストに招待し、最終的に意見を一致させるという明白な目的がありました。ヒュー! 彼らはまたしても話が噛み合いませんでした。

ロンドン・スクール・オブ・エコノミクスの哲学者で、人間がどのように決断を下すかを専門としているクリスチャン・リストは、そのギャップを埋めることを試みる新しい本「Why Free Will Is Real」を出版しました。リストは、宇宙論者のショーン・キャロルや哲学者のジェナン・イスマエルのように、自由意志で古い二分法を分解し、微妙に異なる物理学の読み方には矛盾がないと考える若い世代の思想家の一人です。

リストは、懐疑論者の自由意志の定義を私たちの決定に対する真の開放性として受け入れており、これは基本的な物理学と神経生物学の時計仕掛けの世界と対立するように見えることに同意します。しかし、彼は基本的な物理学と神経生物学は人間の行動のストーリーの一部に過ぎないと主張しています。あなたは力学の法則によって支配されている原子の大きな束であるかも知れませんが、あなたは原子の束ではありません。あなたは原子の複雑に構造化された束であり、あなたの行動は個々の原子を支配する法則だけでなく、それらの原子が集まる方法にも依存します。より高いレベルの記述では、あなたの決定は真に開かれている可能性があります。あなたが店に入って、AndroidかAppleかを選ぶとき、結果はあらかじめ決められていません。実際にその決定はあなたにあります。

懐疑論者は因果関係についてのゆるい直観に頼っているので、この点を見逃している、とリストは主張します。コンピュータ科学者ジューディア・パールらによって展開された因果関係のより広い理論によれば、彼らは物理学の基本法則の中で私たちの行動の原因を探すのですが、それでも原因の概念はそのレベルでさえ存在しません。因果関係は高レベルの概念です。この理論は、人間と他のエージェントが世界の因果的勢力であるという見解と完全に一致しています。リストの本は議論を解決しないかも知れません —— 何千年も後に何ができるでしょうか —— しかし、少なくとも懐疑論者は自身の推論をもっと洗練させることを強いるでしょう。

これらの問題は抽象的ではありません。それらは司法制度の根底にあり、日々、賞賛と非難についての判断を下します。私たちが自身の決断の張本人ではないと仮定せずには、人間について考えることは困難です。しかし、自由意志を仮定することの実際的な必要性は、それ自体が議論ではありません。

今月初め、リストはロンドンの彼のオフィスから私と話をしました。そして、私はすぐに彼の哲学のクラスの1つを取ることを望んでいるのに気付かされました。彼は段階的に問題を配置して、多くの哲学者が落ちる専門用語とウサギの巣穴を避けていました。

実際、この本について私に印象を与えたのは、あなたが反論しようとしているケースに公正な説明をしていることです。私は、もっと多くの学者がそうしてほしいと思っています。それでは、自由意志に対する主張はどのようなものですか?

まず、自由意志の懐疑論者は、自由意志には1つ以上の特性が必要であると主張します。意図的な、目標指向の働き、別の可能性 —— そうでなければ私には可能でなければならない、あるいは私たちの行動に対する因果関係のコントロールです。次に、それらの特性が私たちの世界の基本的な物理的な特徴の中に見出されるべきではないと懐疑論者は主張します。別の懐疑論者は別の特性に焦点を当てています。

例えば、パトリシアとポール・チャーチランドなどの神経科学者や哲学者の中には、人間の行動を、私たちが明確な精神状態、目標、意図、意義を呼び出す認知的、心理的レベルではなく、脳内の生物物理学的プロセスの産物として、むしろ低い記述レベルで理解するべきであると言います。人間は、天気、自然災害、川の流れなどのあらゆる種類の現象に何らかの意図があると思う傾向があります。私たちはもうそれをしません。脳科学がより高度になるにつれて、私たちは人間に対してさえも志向性の帰属で片付けるかも知れません。

基本的な物理的レベルで自由意志を探しているのであれば、単に間違った場所で探しているのです。

2番目の議論では、少なくとも私たちの最高の物理理論のいくつかが示唆しているように、宇宙が決定論的であるならば、それから選択する代替の可能性の余地はありません。決定論は、特定の時点で宇宙の完全な状態を固定した場合、将来の状態の軌道は1つだけ可能であるという説です。ビッグバンの時またはその直後に世界の状態を修正すれば、その後の一連の出来事はすべて容赦なく修正されるでしょう。あなたがカフェに行くとき、あなたは自分自身に尋ねます、「私はコーヒーと紅茶のどちらを飲むべきですか?」それは、あなたがするつもりであるそれらの2つの選択肢のうち、宇宙の初期の状態にすでに書かれているでしょう。

3番目の議論は、そこから水を飲むために私がコップを持ち上げる時、それがこの行動を引き起こすのは実際は、私の故意による精神状態ではないということです。むしろ、それは脳内の基本的、潜在意識下の、意図的ではない物理的プロセスです。ベンジャミン・リベットは、ボタンを押すという意識的な決断が、プロセスを開始する因果関係の始まりではないことを発見しましたが、最初に特定のパターンの無意識または潜在意識の脳活動があり、それを自由意志の難題として解釈しました。

これらの議論にはかなりの力があります。これに対処する1つの方法は、私が言及した1つまたは複数の特性が必要とされないように、自由意志の概念を根絶することです。例えば、自由意志のために私が自分の行動を承認するのに十分であり、そうでなければ私がそうできる必要はありません。あるいは、私たちが意味することを別の可能性によって再定義しなければならないかも知れません。私は、必ずお茶よりもコーヒーを選ぶつもりだったのかも知れませんが、仮に世界が少し違っていたら、私は違う選択をしたでしょう。

しかし、それは私が興味をそそる戦略ではありません。自由意志には意図的な働き、私たちが選ぶことができる代替手段の可能性、そして私たちの精神状態による私たちの行動の因果関係が必要であることを認めることに私は満足しきっています。自由意志に対する標準的な議論の誤りは、記述の異なるレベルを区別できないことにあるのだと私は思います。基本的な物理的レベルで自由意志を探しているのであれば、単に間違った場所で探しているのです。

これらの議論を一つ一つ見ていきましょう。人間は目標と意図を持って存在しているという考え、そして私たちがそれらに基づいて行動するという近代科学以前の遺物だと考えている人たちに、あなたは何を言いますか?

普通の生活の中だけでなく科学の中でも、人間の行動を理解しようとするなら、意図的に行われたことが起因することは不可欠です。脳内で起こる天文学的に複雑な神経発火パターンのレベルで人間の行動を説明することは実行不可能であり、解明に役立ちません。

私がパディントン駅に私を連れて行くようにタクシー運転手に頼んだとします。25分後、私はそこにいます。翌日、私は運転手にセントパンクラス駅に連れて行ってくれるように言います。今すぐ運転手はセントパンクラスに私を連れて行きます。基礎となる微物理的活動を見れば、これら2つの出来事が共通していることを正確に示すことは非常に難しいでしょう。意図的な説明モードに切り替えると、私たちはタクシーの運転手が最初の日に私をパディントンに連れて行く理由、そして運転手を私をセントパンクラス駅に連れて行く2日目と何が違うのかを非常に簡単に説明できます。タクシーの運転手は私たちのやり取りを理解し、私を特定の駅に連れて行くという意図を形成し、そしてこれが運転手が生計を立てるための方法であるため、そうするように明らかに動機づけられます。

神経科学の懐疑論者は、基本的な物理的レベルでは、絶対的に正しく、意図的な目標指向の働きのようなものはありません。誤りは、そのようなことはまったくないと主張することです。意図的な働きは発生するより高いレベルの特性ですが、それほど現実的ではありません。特定の現象についての私たちの最もよい科学的説明が、特定の実体または特性を仮定することを約束する時はいつでも、それらの仮定された実体または特性を真にリアルとして扱うことは最善の科学的説明です。私たちは社会的および人間的環境におけるパターンと規則性を観察します。そして、それらのパターンと規則性を理解するための最善の方法は関係する人々に意図的な働きを割り当てることです。

第二の議論、決定論からの難題 —— 私がカフェに入る前に、それは私が注文するものが前もって定められていたということについてはどうでしょう?

陪審員は、世界が根本的に決定論的であるかどうか —— それは私たちが量子力学をどう解釈するかにかかっている - ですが、そうであると仮定しています。これは、世界がある程度のより高い記述レベルでも決定論的であることを必要としません。心理学のレベルでの不確定性は、自由意志と他の可能性のために必要です。それは基本的な物理的レベルでの決定論と完全に互換性があります。

天気予報について考えます。気象学者はより高いレベルのパターンと規則性に興味があります。実際、天気という概念は、より高いレベルの概念です。個々の空気の分子のレベルでは、天気のようなものは存在しません。極めてきめ細かいレベルの記述のシステムは、実際には古典的な物理法則に従って決定論的に動作しますが、より巨視的な記述に移行するにつれて、この微物理的な詳細から抽象化されます。それは私たちの側の無知によって動かされるのではなく、最も際立った規則性に焦点を合わせる説明的な必要性によって動かされます。

人間の行動を脳内の複雑な神経発火パターンのレベルで説明することは不可能です。

巨視的な気象状態を考慮すると、システムは決定論的ではなく、確率論的、あるいはランダム(無作為)です。確率を様々なシナリオに結び付けることができますが、現時点の気象状態が数日のうちに気象状態を完全に決定するわけではありません。複数の異なる軌跡が完全に可能です。

同様に、人間のエージェントの完全な状態を説明するために、脳と体の中のすべての素粒子の完全な微物理的状態を説明するわけではありません。それは間違った説明レベルでしょう。人間の働きに関する我々の最善の理論が、エージェントが選択できる道で分岐を仮定することを私たちに強いるならば、私たちは文字通りの意味で代替の可能性を取るために非常に良い科学的理由を持っています。あなたが心理学者、認知科学者、そして経済学者に尋ねるならば、彼らはあなたにどのように人間が選択するかの様々な理論を与えるでしょう。しかし、それらはすべて人間を様々な選択肢間の選択に直面しているエージェントとして扱うので、これらすべての理論は別の可能性を想定しています。

待ってください。私は人間レベルで不確定性を望んでいるのかどうか分かりません。私は自分の決断が、偶然の産物ではなく、私の審議から外に出ることを望んでいます。

これは微妙です。不確定性には様々な形態があります。統計物理学では、不確定性はランダム性と関連しています。しかし、社会科学では、選択肢の利用可能性に基づいて異なる種類の不確定性を使用します。意思決定理論では、期待される効用の最大化やその他の基準に基づいて、エージェントが選択できるオプションとエージェントが実際に選択するオプションを区別します。私が合理的であるならば、私は信念と好みと目標に沿った選択を体系的に行うようにするつもりです。しかし、他の選択肢は消えません。彼らは私の選択の瞬間まで私に利用可能です。

私があなたの議論で感じている共通のテーマは、私たちが科学理論 —— 私たちのすべての理論の授業を真剣に受け止めるべきだということです。微視的世界は決定論的であると物理学が言うのであれば、少なくとももっと良い理論が出るまでは暫定的にそれを受け入れるべきです。心理学が人間に本物の選択があると言うならば、私たちもそれを受け入れるべきです。

はい。 基礎物理学が私たちの基礎物理学の最高の理論が言うことに基づいて決定論的であると言うのは、あまり原則とされないでしょうが、例えば気象システムは、私たちの最善の気象理論が言うことに基づいて決定論的ではありません。高レベルの科学における私たちの最高の理論が十分に確認されているならば、私たちは基本的な物理理論を取っているのと同じくらい真剣にそれらを取るための良い科学的理由があります。

私たちは自分自身の行動を因果的に統制しているという議論の第3の議論に移りましょう。

私たちの人間は意図的な、目標指向のエージェントであるという最初の難題に対する私の答えを受け入れるなら、私たちはまだ目標が因果的な役割を果たさないことを心配するかも知れません。因果関係によって、私たちが意味するものを定義する必要があります。自由に対する神経懐疑的な議論は因果関係の概念を呼び起こすだろうが、しばしば彼らはそれらが何を意味するのか正確に詳しく説明していません。

科学では、他の要因をコントロールした場合でも適切な位置にある系統的相関を探すことによって、因果関係をテストします。今、因果関係を示すモデラーが因果関係について考える傾向がある方法 —— 統計学、コンピュータサイエンス、確率論、心の哲学など —— は、科学的方法論のこの側面を捉えています。このアプローチは因果関係の介入論と呼ばれています。ある変数が別の変数の原因となるということは、その値を変更することによって最初の変数に介入することになれば、もう一方の変数にも変更が生じるということです。

洗練されたAIシステムが自由意志の担い手として認められない理由は、概念的な理由はありません。

私は今、このコップを持ち上げて水を飲むために腕を動かすという意向を形成したとしましょう。この特定の腕の動きの原因として何を挙げるべきでしょうか? 私の意図的な精神状態、すなわち私の水を飲むという意図は、私の行動と非常に体系的に関連しています。もし、私の精神状態が変化すれば、私の結果としての行動も変化します。それとは対照的に、基礎となる物理的状態のすべての変化または変化が、結果として生じる行動に変化をもたらすとは限りません。

この仕事は私が非常に尊敬している一流の哲学者ジェグォン・キムが、精神的因果関係、いわゆる因果関係排除論に対して重要な難題を提起しました。特定の効果を検討した時、その効果を完全に説明する原因が見つかった場合は、同じ効果について別の明確な原因を同時に仮定すべきではありません。それは因果的な過剰分配行為です。もう一度、水を飲むために腕を上げたとしましょう。あなたは私の脳の物理的状態を参照することによって行動を完全に説明することができるので、さらに別の原因、すなわち明確な精神的原因を仮定する理由はありません。

ピーター・メンジースと私が展開させた回答は、介入主義的因果理論を受け入れれば、因果排除論は一般的に成り立たないというものです。与えられたシステムでは、最も体系的な因果関係は最低レベルの変数を含まないかも知れませんが、より高いレベルの変数を含むかも知れません。あるいは、両方のレベルで体系的な因果関係があるかも知れません。

私が従うかどうか、タクシーの比喩を使って見てみましょう。あなたは2つの切替器を持っています。ひとつは単純なパディントンとセント・パンクラス駅のバイナリスイッチ切替器です。もう一つはアナログダイヤルであり、あなたは目的地を設定するためにそれを微調整する必要があります。それはパディントンに設定されているかもしれませんが、少し微妙に動かすとセント・パンクラス駅に変わり、もう一回動かすとパディントンに戻ります —— 非常に敏感です。バイナリスイッチは、結果を制御するためのより効果的な手段です。それは原子的な理由よりも精神的な原因を探すことに似ています。

完全に正しいです。

あなたの自由意志の考え方はどういう意味を含んでいるのでしょうか? 機械や企業さえ自由意志を持ってい流のですか?

私のフィリップ・プティとの共同作業で、私は組織化された集合体は、それ自体では、彼らの個々のメンバーを超えて、意図的なエージェントになることができると主張しました。 適切に組織されていれば、商社がその例です。それらのグループエージェントはあなたと私が持っているのと同じ認知能力を持っていません。しかし、それにも関わらず、私たちは彼らがある種の自由意志を持っていると言うかも知れません。

AIシステムについても同様のことが言えます。現在のAIシステムが十分に進歩しているかどうかについて長い議論があるかも知れませんが、洗練されたAIシステムが自由意志の担い手として認められないという概念的な理由はありません。私たちも彼らの行動に責任を負うべきだと考える企業エージェントのように、AIシステムは理想的には利益または他の目的関数が何かであることのために硬直な目標追求行動ではなく、ある形態の道徳的機関を示すべきです。いちかばちかの設定でますます多くのAIシステムを使用するようになると、それらのシステムが倫理的に許容できる決定を下すことを望みます。

ジョージ・マッサーは、受賞歴のある科学作家であり、Spooky Action at a DistanceとThe Compete Idiotの文字列理論ガイドの著者です。@gmusserで彼をフォローして下さい。

Hacker News

5/18/2019

レポート: ICANN DNSシンポジウム

ジェフ・ヒューストンのThe ISP Columnより

May 2019

どのような基準でも、DNSで行われるクエリとレスポンスは、インターネットとその使用方法について非常に有益です。しかし、おそらくこの分野における相互依存のレベルは、私たちが考えているよりも多彩です。IETFがDNSの委任から特定のトップレベルドメインを明示的に差し控えるという提案を検討した際、次の議論は名前の構造化スペースとしてのドメインネームシステムと、特定の名前が具体化される解決スペースとしてのドメインネームシステムとの間の違いを強調しました。そこが、DNSプロトコルを使用して解決できるように特定の名前がインスタンス化されているところです。他の名前解決プロトコルが存在し、それらがドメイン名空間の他の部分を使用するかも知れないことを覚えておくことは常に役に立ちます。そうは言っても、近頃のICANN DNSシンポジウムは、DNS解決プロトコルに関連する名前空間とこのプロトコルにほとんど専念していました。

DNSプロトコルは、情報漏洩と難解さの矛盾した組み合わせの好例です。名前解決クエリがフォワーダまたは再帰リゾルバを通過するときに、クエリの元のソースのIDは保持されません。名前解決は、アドレス単位でエンドユーザーの身元を隠すホップバイホップのプロセスです。同時に、完全なクエリ名が解決プロセス全体で使用されます。これにより、予期しないあらゆる種類の場所でエンドユーザーのDNSトラフィックが晒されます。妙な話ですが、これら2つの対策の効果を逆転させることを試みるプロトコル仕様への最近の変更を目にしました!

DNSクエリにおけるエンドユーザーの匿名性は、Client Subnet拡張の採用により妥協されました。表向きの理論的根拠は、DNSベースのクライアント操作の精度を向上させることであり、権限のあるネームサーバーがユーザー体験を最適化するコンテンツアドレスを応答できるようにすることでした。しかし、国ごとにClient Subnet対応の信頼できるサーバーの数を見ると、このリストの一番上にあるのは、アメリカ、トルコ、イラン、中国、台湾、イギリスです。約10%のユーザーが再帰的なリゾルバを使用していますが、これはクエリに無意味なクライアント情報を事実上、追加します。David Daconがシンポジウムへの基調講演で指摘したように、Client Subnet拡張の使用は、DNSを使用してコンテンツ操縦を実行するという当初の目的をはるかに超えています。

同時に、私たちはDNSでの無駄な情報漏洩を封印する動きを目にしました。ネームサーバーの検出を実行するときに完全なクエリ名を使用することはDNSの大きな問題であり、ルートゾーンサーバーの運営者は、結果として端末名に関する豊富な情報を目にする傾向があります。トップレベルドメインのオペレータと同じです。

再帰リゾルバによるクエリ名の最小化の採用は、その漏洩ポイントを効果的に排除します。リゾルバは、反復ネームサーバの発見プロセスの様々な手順を完了するために知らせる必要がある正確な範囲の情報のみを公開します。

EUのNIS指令

EUでのGDPR規制の導入および他の国内環境での同様の措置の採用は、インターネットの関係者が従来の規制範囲を超えていないことを示すのに大きな役割を果たしましています。「基本的なサービス」の運用およびそのような基本的なサービスの運営者への様々な要件の課すことに関しては、比較的EU指令がありますとJim Reidは指摘しました。輸送、銀行業務、医療、金融市場、および同様のサービスの通常の容疑者はすべてこの対策の一部ですが、このディレクティブにはデジタルインフラストラクチャが含まれています。これは、トップレベルドメインレジストリおよびDNSサービスプロバイダーに広まっているようです。DNSサービスを「必須」にするものは興味深い問題です。多くの情報がローカルキャッシュで提供されているときにそのような重要性をどのように測定するかも興味深い問題です。

DNSインフラストラクチャの「必要不可欠な」部分を定義するための一連の客観的な指標を作成することは、かなり奇妙な要件のように思えますが、このNIS指令を実装するには、この分野での作業が必要になります。いずれにせよ、一番下の行は非常に明確です。名前空間は一連の重要な公共サービスの一部であり、DNSサービスプロバイダーによる「最善の努力」の応答以上のものを要求します。

「DNSマグニチュード」を測定する

DNSの一部が不可欠なサービスであると考えられるならば、他のドメイン名と比較して、ドメイン名の使用または影響を測定するある種の測定基準が欲しいかも知れません。これは「DNSマグニチュード」と呼ばれるものを測定するための取り組みにつながります。

DNS名前解決インフラストラクチャは基本的にキャッシュの集合です。全体的なアプローチは、できるだけ頻繁にあなたのDNSクエリが近くのキャッシュから直接答えられるようにすることです。権威サーバーで見られるクエリは、本質的にキャッシュミスです。これは、任意のドメイン名の使用を測定するための様々な試みを混乱させます。名前が拡張キャッシュ時間(TTL)を使用している場合、キャッシュミス数は減少します。名前の使用パターンが再び非常に急増している場合、キャッシュは非常に効果的になり、権威サーバーは小さなキャッシュミス率を見るでしょう。では、有効なクエリ率が名前のTTL設定に大きく依存している場合に、権威ネームサーバで見たクエリデータを使用して、ドメイン名の人気のある側面を測定する方法はありますか?

nic.atのAlex Mayrhoferによって提示された方法は、クエリの数が個別のホストの数よりも少ない値であるという仮定から始まります。彼は、同じホストアドレスからの10万件のクエリは、10万件の各ホストからの単一のクエリよりもドメインへの影響を示す指標が少ないという極端な例を挙げています。基本的な考え方は、共有ネームサーバがクエリを実行している特定の数のホストを見ている場合、特定のドメイン名の相対的な大きさは、ホストセット全体のサイズと比較し、この名前に対してクエリを実行しているホストの数の比率だということです。

その方法は、そのような測定基準に存在する「ロングテール」の詳細を捕えるのに対数スケールを使用するので、洗練された測定基準は全体のホストセットのサイズへのログと比較し、ドメインのクエリを行うホストのログです。この測定基準は、TTL設定からはある程度独立しているようですが、DNS再帰リゾルバの広範な分布を想定しています。大規模なオープンDNSリゾルバが勢いを増すにつれて、ますます疑わしい仮定となっています。クエリ比率は完全なドメイン名によって変更されないため、この作業ではQNAMEの最小化によって何がもたらされるのかを推測できるのは上位レベルのDNSサーバーだけです。

DNSの悪事

インターネット上で悪事を働く人々にとっても、あるいは彼らを捕えようとしている人々にとっても、DNSが普遍的に見える数少ないシステムの1つであることは、皆が知っていることです。従って、ドメイン名がボットネットの制御に使用されているのは当然です。DNSと、マルウェアを制御するためにDNSがどのように使われてきたかを研究するのに多くの時間と努力が費やされてきました。ShadowserverのStewart Garrickは、多数の国にまたがる複数年にわたる法執行機関の取り組みであるAvalancheの調査について発表しました。調査の過程で、2.5Mのドメイン名がブロックまたは差し押さえられました。

サービスプロバイダーがデジタル悪党に対する酸素を与えないことを支援することを目的としたブラックリストの様々な形式があります。そのうちの1つ、SURBLがシンポジウムで説明しました。これは、クライアントが名前に一般的なsurbl.orgで十分なものを追加し、AレコードについてDNSに問い合わせることができるDNSベースの評判データベースを使用します。クエリがループバックアドレス・プレフィックス内のアドレスを返す場合、このdns名はこのサービスのオペレータによってブロックされているとリストアップされています。

ポール・ヴィクシーが説明したように、SURBLは、DNSファイアウォールポリシーの標準として長年存在する、DNSの応答ポリシーゾーンへのより一般的なアプローチの具体的な例です。ファイアウォールはDNSゾーンを介して動作し、ファイアウォールルールは通常のDNSゾーン転送プロトコル操作によって公開、購読、および共有されます。再帰的リゾルバは応答ポリシーに申し込むように設定することができ、ファイアーウォール名の解決操作は再帰的リゾルバによって生成されるNXDOMAIN応答をもたらします。このアプローチの実装は、Bind、Knot、Unbound、PowerDNSに存在します。 この方法の詳細については、https://dnsrpz.infoを参照して下さい。

ドメイン攻撃

セキュリティで保護された名前の環境における最も弱いリンク、つまり登録機関と名前所有者の間のリンクについては、最近多くのことが言われています。この関係が破られ、許可されていない命令がレジストラに渡され、それがレジストリに渡されてゾーンファイルに入ると、名前の裏にあるリソースは信頼できるアプリケーションによって容易に侵害される可能性があります。1人のサービスオペレータ、PCHがこの方法で危険にさらされ、Bill Woodcockが攻撃プロセスの詳細をいくつか共有しました。名前の破壊はその地域の休日シャットダウンウィンドウと一致しました。以前の攻撃では、EPP(Extensible Provisioning Protocol)資格情報が公開されていました。ターゲットのネームサーバを変更するための不正な命令は、危険にさらされたEPP資格情報を介してシステムに渡されました。ドメインの制御により、ドメインがDNSSEC署名されていても、DNSSEC検証を実行しなかったCAを使用して、ドメイン検証済みの名前証明書をすぐに取得することができました。これにより、リモートメールアクセスサーバー(IMAP)が危険にさらされ、IMAPアカウントの資格情報が、メールボックス、および様々なメールストアに存在する他のすべての資料と共に公開されることが可能になりました。この特定の攻撃ではDSレコードは変更されていないため、ドメイン名の検証チェックを必要とするその他の情報は明らかにされていません。攻撃によってDSレコードも変更された場合は、より多くの資産が公開されている可能性があります。

この攻撃は十分にリハーサルされて迅速に実行された一連の手順であるため、証明書ログ(証明書の透明性)などの他の防御メカニズムはここでは実質的な防御の方法としてはほとんど役立ちません。この特定の場合、特にDANEのTLSAレコードがゾーンのKSK公開鍵を参照している場合、証明書の固定を実行するためのDANEの使用は重要な助けになりますが、この特定のケースはDSレコードの変更なしのNS委任の変更でした。攻撃者もDSレコードを変更していれば、DANEは役に立ちませんでした。CAAレコードやその他の形式のインバンドのピンニングについても、同様のことが言えます。

全般的に、レジストラと顧客の関係が脆弱である場合、ネームセキュリティの他の多くの側面も脆弱です。攻撃者が親ゾーンの委任レコードとゾーン署名鍵データの両方を変更できる場合、攻撃を検出して新しい情報を偽のものとして正しく識別するためにアプリケーションがフォールバックすることはほとんどありません。今日の名前環境では、レジストラと顧客の関係は多くの場合十分に保護されていないため、2要素認証の最低限の実践が必要かつ実用的な最低限のものとなるでしょう。このような攻撃の他の側面は実行速度です。レジストリ・ロック・プラクティスを通じて親ゾーンのレコード変更のプロセスを意図的に遅くすることは、明白な利点をもたらします。

いつものように、ここでは魔法のような万能薬の防御はありません。そして、最近の常時監視と相まって、名前登録機関の慎重な選択が最低限必要です。

DNS over HTTPS

DNS over HTTPについての詳細な説明がない限り、どのDNS会議も完結したわけではなく、このシンポジウムも例外ではありませんでした。ただし、最近の投稿でこのトピックについて詳しく説明したので、ここではこれ以上コメントしません!

会議資料

2019年のシンポジウムの全議題と発表資料は現在https://archive.icann.org/idsにあります。

数学者が掛け算の完璧な方法を発見

WIREDより

4000年前、バビロニア人は掛け算を発明しました。 先月、数学者はそれを完成させました。

3月18日、2人の研究者が2つの非常に大きな数を乗算するためにこれまでに発見された最速の方法を説明しました。この論文は、数学で最も基本的な演算の1つを実行するための最も効率的な手順を見つけるための長期にわたる検索の極みを示しています。

この論文を共著したフランス国立科学研究センターの数学者であるJoris van der Hoeven*は次のように述べています。「誰もが基本的に学校で学ぶ方法が最善の方法だと思っていますが、実際には研究の活発な分野です」

(*)TeXmacsの開発者でもある。

piの新しい桁の計算から大きな素数の検索まで、多くの計算上の問題の複雑性は、乗算の速度が低下します。Van der Hoevenは、他の多くの種類の問題をどれだけ速く解決できるかについて、一種の数学的な制限速度を設定することとして、それらの結果を説明しています。

「物理学では、あらゆる種類の現象を記述できるようにする光速のような重要な定数があります」とVan der Hoevenは言いました。「コンピュータが特定の数学的問題をどれだけ速く解決できるかを知りたい場合は、整数乗算は、あなたがそれらの類の速度を表現することができる点に関して、ある種の基本的な建築用れんがとして現れます。」

ほとんどの人は同じ方法で掛け算を学びます。2つの数字を重ね、一番下の数字のすべての数字に一番上の数字のすべての数字を掛けて、最後に加算します。2桁の2つの数字を乗算している場合、最終的な積を生成するために4回の小さな乗算を実行することになります。

小学校または「繰り上がり」の方法では、約n2ステップが必要です。ここで、nは、乗算する各数字の桁数です。3桁の数字は9回の乗算が必要ですが、100桁の数字は10,000回の乗算が必要です。

繰り上げ方法は、ほんの数桁の数字には適していますが、数百万から数十億の桁数の数字を掛け合わせると破綻します。(これは、piを正確に計算するため、または大きな素数の世界的検索の一部として)。10億桁の2つの数字を乗算するには、1018(10億平方)の乗算が必要です。これには、現代のコンピューターでは約30年かかります。

何千年もの間、乗算のより速い方法はないと広く考えられていました。それから1960年に、23歳のロシアの数学者アナトリー・カラツバは、20世紀の偉大な数学者の一人であるアンドレイ・コルモゴロフが率いるセミナーを受けました。コルモゴロフは、n2ステップよりも少ない乗算を実行するための一般的な手順はないと主張しました。カラツバはあると思いました —— そして検索の一週間後、彼はそれを見つけました。

カラツバの方法では、数字の桁を分割し、少数の足し算と引き算を多数の掛け算の代わりに使用できる新しい方法でそれらを再結合します。n2ステップとは対照的に、加算は2nステップしか必要としないので、この方法は時間を節約します。

「加えて、はるかに簡単であるため、学校で年初にそれを行います。あなたはそれを右から左に数字を読むのと同じくらい速く線形時間ですることができます。」2007年に当時最も速い乗算アルゴリズムを作成したペンシルベニア州立大学の数学者Martin Fürerは、言いました。

大きな数字を扱うときは、元の数字を数字と同じ数の部分に分割して、カラツバ手順を繰り返すことができます。そして、分割するたびに、計算に多くのステップを必要とする乗算を、はるかに少ない数の加算と減算で置き換えます。

「あなたは、乗算のいくつかを加算に変えることができます。そして、この考えは、加算はコンピュータにとってより速くなるでしょう。」ニューサウスウェールズ大学の数学者であり、新しい論文の共著者であるDavid Harveyは言いました。

カラツバの方法は、n1.58の1桁の乗算だけを使って数を乗算することを可能にしました。その後、1971年にアーノルド・ショーンハーゲとフォルカー・シュトラッセンは、n × log n × log(log n)の乗数ステップで大きな数を乗算できる方法を発表しました。ここで、log nはnの対数です。10億桁の数字が2つある場合、カラツバの方法では約165兆個の追加ステップが必要になります。

ショーンハーゲとシュトラッセンの方法、つまりコンピュータが膨大な数を乗算する方法は、他にも2つの重要な長期的影響をもたらしました。まず、高速フーリエ変換と呼ばれる信号処理の分野の手法の使用を紹介しました。それ以来、この手法はすべての高速乗算アルゴリズムの基礎となっています。

第2に、同じ論文でショーンハーゲとシュトラッセンは、彼らが見つけたものよりさらに速いアルゴリズムがあるべきであると推測しました —— n × log n一桁演算だけを必要とする方法 —— そしてそのようなアルゴリズムが最速であるだろう。彼らの推測は、掛け算と同じくらい基本的な操作がn × log n × log(log n)より洗練された限界を持たなければならないという直感に基づいていました。

「掛け算は審美的な観点から見ると、このような重要な操作には複雑さの限界が必要なので、掛け算は非常に重要な基本操作であるというのは、一般的なコンセンサスでした」とFürerは言いました。「一般的な経験から、最後にある基本的なものの数学は常に優雅であることがわかります。」

ショーンハーゲとシュトラッセンの扱いにくいn × log n × log(log n)法は36年間続けられています。2007年には、Fürerがそれを破り、水門が開かれました。過去10年間で、数学者はそれに到達することなく、それぞれがn × log nに近づくにつれて、より高速な乗算アルゴリズムを次々と発見しました。そして先月、HarveyとVan der Hoevenが目的を達成しました。

彼らの方法はそれらの前にあった主要な仕事の改良です。それは数字を分割し、高速フーリエ変換の改良版を使用し、そして過去40年間にわたってなされた他の進歩を利用しています。「高速フーリエ変換は、はるかに極端な方法で使用し、1回ではなく複数回使用し、さらに多くの乗算を加算と減算で置き換えます。」とVan der Hoevenは述べました。

HarveyとVan der Hoevenのアルゴリズムは、乗算がn × log nステップで実行できることを証明しています。しかし、それを実行するより早い方法がないことを証明するものではありません。これが最善のアプローチであることを確認するのは、はるかに困難です。2月末に、オーフス大学のコンピュータ科学者チームは、証明されていない別の推測も当てはまる場合、これが実際に最速の乗算ができると主張する論文を投稿しました。

新しいアルゴリズムは理論的には重要ですが、実際にはそれほど大きな変更はありません。既に使用されているアルゴリズムよりもほんのわずかしか優れていないためです。「私たちが期待できる最善の方法は、3倍速いことです」とVan der Hoevenは述べました。「壮観ではありません」

さらに、コンピュータハードウェアの設計が変更されました。20年前、コンピュータは乗算よりもはるかに速く加算を実行しました。乗算と加算のスピードの差は過去20年間でかなり狭まり、一部のチップアーキテクチャでは乗算が加算よりもさらに速くなる可能性があります。Harveyは、ハードウェアによっては、「乗算の問題をコンピュータに指示することで、実際に加算を速くすることが可能です。」と述べました。

ハードウェアは時代とともに変化しますが、クラス最高のアルゴリズムは永遠のものです。 将来どのようなコンピュータに目にするかに関わらず、HarveyとVan der Hoevenのアルゴリズムは、依然として最も効率的な乗算方法です。

オリジナルのストーリーは、Quanta Magazineの許可を得て転載しています。Simons Foundationの編集上独立した出版物で、その使命は、数学の研究開発や動向、そして物理科学やライフサイエンスをカバーすることによって、科学に対する一般の理解を深めることです。

Hacker News

5/17/2019

科学者らが合成ゲノムで細菌を作った。これは人工生命か?

ニューヨーク・タイムズより

合成生物学の画期的な出来事として、大腸菌のコロニーは自然ではなく、人間が一から構築したDNAで成長している。

大腸菌の着色走査電子顕微鏡写真。英国の科学者たちは、「再コード化された」DNAを使ってバクテリアを作った。CreditCreditNano Creative/Science Source

カール・ジンマー
May 15, 2019

科学者たちは、そのDNAが完全に人間の手によるものである生命体を創造した —— おそらく新しい生命体であり、そして合成生物学の分野における画期的な出来事であると専門家たちは言った。

イギリスの分子生物学研究所の医学研究評議会の研究者らは水曜日に、大腸菌のDNAを書き換え、以前に作成されたものより4倍大きく、はるかに複雑な合成ゲノムを作り出したと報告した。

細菌は生きているが、異常な形をしていてゆっくりと繁殖している。しかし、それらの細胞は新しい生物学的規則に従って機能し、再構築された遺伝コードを持つよくあるタンパク質を作り出す。

ある日の成果は、生物工場として、新しい薬や他の価値ある分子を生み出す生物につながるかも知れない。これらの合成細菌はまた、遺伝コードが人生の初期の歴史の中でどのように生まれたかについての手掛かりを提供するかも知れない。

「これは画期的なことです」と、ロンドンのインペリアルカレッジの合成生物学センターの所長、トム・エリスは語った。「サイズやこれまでの変更数の点で、このようなことをした人はいません。」

生きているゲノムの各遺伝子は、4塩基のアルファベット、アデニン、チミン、グアニン、シトシンと呼ばれる分子で詳細に記述されている(しばしば、それらの最初の文字によってのみ記述されます: A、T、G、C)。遺伝子は何千もの塩基からなることがある。

遺伝子は細胞に20個のアミノ酸、タンパク質の構成要素、すべての細胞の働き者の中から選択するよう指示する。タンパク質は、血液中の酸素の運搬から筋肉に力を生み出すまで、体内で膨大な数の働きを行う。

9年前、研究者たちは100万塩基対の長さの合成ゲノムを構築した。Natureに報告されている新しい大腸菌ゲノムは400万塩基対の長さであり、全く新しい方法で構築する必要があった。

新しい研究は、M.R.C.研究所の分子生物学者ジェイソン・チンが主導した。彼は、なぜすべての生物が同じ不可解な方法で遺伝情報をコード化しているのか理解したかった。

細胞内の各アミノ酸の生産は、DNAらせんに配置された3つの塩基によって指示される。これらのトリオはそれぞれコドンとして知られている。例えば、コドンTCTは、セリンと呼ばれるアミノ酸が新しいタンパク質の末端に確実に結合する。

アミノ酸は20個しかないので、ゲノムを作るために必要なのは20個のコドンだけである。しかし、誰もが理解できないという理由で、遺伝コードは余剰でいっぱいである。

アミノ酸は、20ではなく61個のコドンによってコードされている。例えば、セリンの産生は、6個の異なるコドンによって支配されている。(他の3つのコドンは停止コドンと呼ばれ、アミノ酸の構築を止める場所をDNAに伝える。)

多くの科学者と同様に、チン博士はこの重複のすべてに興味をそそられた。これらのDNAの塊はすべて、生活に不可欠なものなのか?

「生命は一般に64個のコドンを使用しているので、私たちは本当に答えがありませんでした」とチン博士は言った。それで、彼は疑問にいくらかの光を当てることができる有機体を作成することに着手した。

合成されたマイコプラズマ・ムコイド、百万塩基対を含むゲノムを持つ細菌のカラー走査電子顕微鏡写真。今、科学者たちは4倍大きい大腸菌ゲノムを作成した。CreditThomas Deerinck、NCMIR/Science Source

いくつかの予備実験の後、彼と彼の同僚は、その生物が必要とするすべてのアミノ酸を生産するのに61コドンしか必要としない、修正されたバージョンの大腸菌ゲノムをコンピューター上で設計した。

セリンを作るのに6コドンを必要とする代わりに、このゲノムは4つだけを使用した。 それは3つではなく2つの停止コドンを持つ。実際、研究者らは大腸菌DNAを巨大なテキストファイルであるかのように扱い、18,000箇所を超える地点で検索と置換機能を実行した。

現在、研究者らは400万塩基対の長さの新しいゲノムの設計図を持っている。彼らは実験室でDNAを合成することができたが、それを細菌に導入すること —— 本質的に進化によって作られたものの代わりに合成遺伝子を使用すること —— は困難な挑戦だった。

一回の試みで細胞に押し込むにはゲノムが長すぎて複雑過ぎた。代わりに、研究者たちは小さなセグメントを作り、それらを1つずつ大腸菌ゲノムに入れ替えた。それらが完成するまでに、自然なセグメントは残っていなかった。

安心したことには、変更された大腸菌は死ななかった。細菌は通常の大腸菌よりもゆっくり成長し、より長い棒状の細胞を発達している。しかし、それらはピンピンしている。

チン博士は、より多くのコドンを取り除き、遺伝コードをさらに圧縮することによって、この実験をさらに発展させたいと考えている。彼はまだ生命を支えている間に遺伝コードがいかに合理化することができるか知ることを望んでいる。

ケンブリッジチームは、近年、合成ゲノムを構築するための多くのレースのうちの1つに過ぎない。潜在的な用途のリストは長いものである。1つの魅力的な可能性は、ウイルスが再コードした細胞に侵入することができないかも知れない。

今日、多くの企業が遺伝子組み換え微生物を使ってインスリンのような薬や洗剤酵素のような有用な化学物質を製造している。ウイルスの発生が発酵タンクを襲った場合、結果は壊滅的なものになる可能性がある。合成DNAを持つ微生物はそのような攻撃に対して免疫があるかも知れない。

DNAを再コード化することで、科学者が遺伝子操作された細胞をプログラムして、他の種に逃げ込んでも遺伝子が機能しないようにすることもできる。ハーバード大学医学部の総合生物学者で、新しい研究には関与していなかったフィン・スターリングは、次のように述べている。

研究者は生命の書き換えにも興味を持っています。それは全く新しい種類の化学を使って分子を作る機会を開くからです。

すべての生物が使用している20種類のアミノ酸以外にも、他にも何百もの種類がある。 圧縮された遺伝コードは、科学者がこれらの新しい構成要素をコード化するために使用することができるコドンを解放し、体内で新しいタスクを実行する新しいタンパク質を作る。

ハーバード大学医学部のポスドク研究者であるジェイムズ・クオは注意を示した。ゲノムを作るために塩基を結びつけることは、依然として非常に費用が掛かる。

「学術団体が追求し続けるには、費用が掛かり過ぎます。」とクオ博士は言う。

しかし、大腸菌は実験室での研究の主力であり、そして今やそのゲノムが合成できることは明らかである。カスタム合成DNAの需要が高まるにつれて、価格が下がるとは想像し難いことではない。 研究者は、チン博士の方法を酵母その他の種に適用することができる。

「理論的には、何でも書き換えることができます。」とスターリングは言った。カール・ジンマーがコラム「Matter」を書いている。彼は「She Has Her Mother's Laugh: The Powers, Perversions, and Potential of Heredity」を含む13冊の本の著者である。@carlzimmerFacebook

Hacker NewsSlashdotスラド

5/16/2019

気候変動を減少させるための重要なステップ

ビル・ゲイツのブログより

By Bill Gates | May 14, 2019

風力発電と太陽光発電は記録的な速さで世界中で拡大しており、これまで以上に多くの人々がクリーンで再生可能な電源から電力を得ることができます。 これは素晴らしいニュースです。

そして、より良いニュースです。私たちはもっとできることがありきます。エネルギー革新に投資することで、再生可能エネルギーのような現在の技術を導入した進歩の上に築き上げることができます。これは化石燃料から信頼性が高く手頃な価格のカーボンフリーの電気への移行を加速するのに役立ちます。

これは素晴らしい成果であり、地球温暖化の最悪の影響を防ぐために私たちがとることができる最も重要なステップです。

その理由は以下のとおりです。発電は気候変動の最大の一因であり、温室効果ガス排出量全体の25%を占め、毎日増加していますが、それが解決する部分のさらに大きな部分を占めています。クリーンな電力で、私たちの家を照らすことと私たちの配電網に電力を供給すること以上のことができます。輸送、建築、製造など、温室効果ガスの排出量の他の75%を生み出す経済分野の推進に役立つよう、カーボンフリーのエネルギー源を開放します。電気自動車やバスを考えて下さい。私たちの家庭や企業における排出ガスのない冷暖房システム。そしてエネルギー集約的な工場は製品を作るためによりクリーンな電力を使っています。

それでは、ゼロカーボン発電の目標を達成するためには何が必要でしょうか?

2つの課題を解決しなければなりません。最初の課題は驚くに当たりません。私たちは太陽と風の力を利用するためにもっとする必要があります。また、ソーラーパネル、風力タービン、およびその他の技術の価格下落のおかげで、再生可能エネルギーシステムの導入はこれまで以上に手頃な価格で行われます。

2番目の課題はおそらくそれほど明白ではなく、より困難です。私たちは、風のない日、曇りの天気、夜間でさえも電力網にクリーンなエネルギーを供給することを可能にする技術において大きな進歩を必要とします。

通常、天然ガスなどの化石燃料を使用して再生可能資源をバックアップします。これは、必要なときに迅速かつ確実に電力を供給できます。しかし、二酸化炭素排出量をゼロにするためには、よりクリーンなエネルギー源を利用する方法を模索する必要があります。

私はこの問題に対する一つの、魔法の弾丸による解決策があることを望みますが、今のところ一つもありません。将来必要とされるのは、私たちのニーズを満たすために再生可能エネルギー発電の将来をサポートするための、多様で柔軟なエネルギーソリューションの組み合わせ、すなわちエネルギーツールの万能ナイフです。これらの解決策のいくつかは既に存在しています。他のものはより多くの革新を必要とするでしょう。すべてが低コストでカーボンフリーの電力への移行を支援することができます。これは、米国全土でますます多くの州が電気の100%カーボンフリー基準を採用していることを認識しているということです。

クリーンな電力への移行に必要な3つの重要な解決策は次のとおりです。

  1. 改良されたエネルギー貯蔵システム: 太陽と風は素晴らしいエネルギー源です。太陽が沈んで風が停止した後に使用するためにそのエネルギーを保存する方法を見つけることは私たちが解決する必要がある大きな難問です。リチウムイオン電池のように、毎年安くなっているエネルギーを数時間貯蔵する方法はあります。

    私たちが持っていないのは、数日、数週間、または数ヶ月間、再生可能エネルギー源を貯蔵するための信頼性があり広く使用可能な方法です。季節的な変化(冬の間に短い日があるとき)または長期間または数週間または数カ月間風がないときのより最悪のケースのシナリオに備えておく必要があります。

    幸い、これらの課題を解決するための創造的な考え方が多くあります。私は、エネルギーを貯蔵する方法を模索している多くの企業を支援しているBreakthrough Energy Ventures(BEV)と呼ばれるグループの投資家です。革新の重要な分野は次のとおりです。

    • 水力発電: 今日、最も一般的なエネルギー貯蔵の形態は揚水であり、これは電気モーターを使用して貯水池まで上り坂で水を汲み上げます。貯水池から水が放出されると、水は坂を下って流れ、水力発電タービンを通して発電します。このアプローチの課題は、標高の高い地域と標高の低い地域でのみ機能することです。BEVによってサポートされているQuidnet Energyと呼ばれる新しい会社は、より低コストで平らな場所に建てることができる別のアプローチを試みています。Quidnetのシステムは、再生可能エネルギーを使って地下の井戸に水を送り込み、大量の圧力をかけています。そのエネルギーが必要になると、圧力が解放され、水を井戸まで押し上げてタービンを通過させ、発電します。
    • バッテリー: あなたがラップトップ、携帯電話または電気自動車で目にするように、リチウムイオン電池は最も急成長している貯蔵ソリューションの1つです。 しかし、短期間の保管には最適です。 BEVの支援を受けている企業であるForm Energyは、リチウムイオン電池よりも低コストで長期保存が可能な新しいクラスの電池を開発しています。
    • 蓄熱: 蓄熱技術は、配電網に柔軟で信頼性の高い電力バックアップを提供する可能性があります。熱を蓄える最も効果的な方法の1つは溶融塩です。BEV企業のMalta,Inc.は、ヒートポンプのように動作する溶融塩熱技術を開発しました。溶融塩に熱として蓄えられた再生可能エネルギー 放電モードでは、システムは熱を利用して電気を作り出す熱機関として機能します。
    • ゼロカーボン燃料: 電気に戻したり他の部門の脱炭素化に使用できる風力や太陽光発電で製造されたゼロカーボン燃料など、他にも魅力的な潜在的な貯蔵ソリューションがあります。
  2. 炭素回収・貯留と原子力: エネルギー貯蔵の飛躍的進歩と共に低価格の太陽光と風力がこれらの供給源が我々を炭素フリーの電力網に導くのに十分になることを意味すると私はよく聞きます。しかし、世界は炭素排出量の削減の必要性と経済成長のバランスを取らなければならないため、どのような解決策が最も手頃な価格であるかについても検討する必要があります。MITの研究者による最近の研究では、原子力と炭素の回収・貯留(CCS)を含むクリーンエネルギーソリューションの組み合わせで再生可能エネルギーをサポートすることで、再生可能エネルギーのみを使用するよりも最大62パーセント安くなることが分かりました。

    原子力はすでにカーボンフリーの電力の供給源であり、世界の電力の約10パーセントを生産しています。それはまた再生可能エネルギーを補完するためのクリーンエネルギーの非常に信頼できる供給源として役立つでしょう。しかし、コストと安全性への懸念から、原子力発電の成長は鈍化しています。原子力発電の革新により、より安全で、無駄が少なく、そして低コストな新世代の原子力エネルギーを生み出すことができます。

    検討すべきいくつかの核技術があります。そのうちの1つ、私がTerraPowerと呼んだのを手伝った会社は、安全で、急激な増殖を防ぎ、そしてごくわずかな廃棄物を生み出す進行波リアクタと呼ばれるアプローチを使います。これらの革新を現実のものとするために、私たちは、原子力研究のための新たな資金を増やし、そして原子力に未来があることを証明する政府、特に米国を必要とします。

    ゼロカーボン電気を得るためのもう1つの方法は、CO2の汚染をエネルギープラントの排気から分離し、大気から排除するために永続的に保存する、炭素の回収、利用、および貯蔵です。 この技術は、優れた再生可能エネルギーの可能性がない場所、または既存の発電所を廃止して交換するには費用がかかりすぎる場所で特に重要です。

  3. 高電圧、長距離送電線: 風力や太陽光などの再生可能な電力資源は、エネルギー需要が最も大きい都市や工業地帯から遠く離れていることがよくあります。再生可能エネルギーの供給を需要と結び付けるには、非常に長い距離にわたって大量の電力を処理できる送電線を建設する必要があります。 高電圧直流(HVDC)送電技術は、米国のほとんどの配電網が送電に現在使用している交流送電線とは異なり、再生可能エネルギーを世界の電源に統合するのに役立ちます。しかし、HVDCラインを拡張するには、私たちの電力網への新規投資が必要になるだけでなく、それらの建設を支援するための国内および地方の支援政策も必要になります。太平洋岸北西部国立研究所および国立再生可能エネルギー研究所などの米国エネルギー省国立研究所の研究開発は、21世紀の電力網を設計、構築、運用するための基礎を築くのに役立ちます。

気候変動とそれに対して何をすべきかに圧倒されるのは簡単です。例えば、地球規模の温室効果ガス排出量は昨年再び上昇しました。これは、地球温暖化の最悪のシナリオを防ぎたいのであれば、早急に行動しなければならないことを示しています。

それでも、この課題に取り組むための新しいアイデアをすべて学びながら、今すぐ展開できるソリューションと適切な新しいソリューションを組み合わせることで、カーボンフリーの未来への道を築くことができると私は楽観的です。

Hacker News

LED照明は目にダメージを与える可能性があると、保健当局が警告

Slashdotより。気になる...

フランスの政府主導の健康監視機関は、LED照明の「ブルーライト」が目の網膜を損傷し、自然な睡眠リズムを乱す可能性があると述べた。レポートより:

新たな知見は「強い強力なLEDライトへの曝露は光毒性 (photo-toxic)があり、網膜細胞の不可逆的な損失および視界の鮮明さの低下を招く可能性がある」という初期の懸念を裏付けている、フランス食品環境労働衛生安全庁(ANSES)は声明で警告している。当局は400ページの報告書の中で、家庭や職場環境でそのようなレベルがめったに満たされない場合でも、急性曝露の最大限度を修正することを推奨している。

その報告は、高強度LED光の急性曝露と、より低い強度の光源への慢性曝露とを区別した。それほど危険ではないが、慢性的な曝露でも「網膜組織の老化を加速させ、視力の低下や、加齢黄斑変性症などの特定の変性疾患に寄与する」可能性がある。業界予測によると、長持ちし、エネルギー効率が良く、安価な、発光ダイオード(LED)技術は、10年で一般照明市場の半分に成長させ、来年末までに60パーセントを超えると予測されている。