Гтц это: Главный тормозной цилиндр — устройство, принцип работы, схема

Содержание

Главный тормозной цилиндр — устройство, принцип работы, схема

Гидравлическая тормозная система любого легкового автомобиля состоит из множества узлов и элементов. В этой статье мы рассмотрим устройство и принцип работы наиболее важного узла тормозной системы – главного тормозного цилиндра. Данный узел предназначен для преобразования механического усилия на педаль тормоза, в давление жидкости в системе и обеспечения эффективного замедления автомобиля. Эффективное функционирование тормозной системы обеспечивается только при условии применения специальной тормозной жидкости, которая не сжимается и имеет высокую температуру кипения.

Для обеспечения максимальной надежности системы и повышения уровня безопасности, практически на всех современных автомобилях устанавливаются двухсекционные главные цилиндры, которые делят систему на два практически независимых контура. Двухсекционный тормозной цилиндр обеспечивает полное или частичное сохранение работоспособности тормозной системы в случае потери герметичности какого-либо контура.

В автомобилях с передними ведущими колесами первый контур отвечает за функционирование переднего правого и заднего левого рабочих тормозных механизмов, а второй контур – соответственно за работу переднего левого и заднего правого. В автомобилях с классическим задним приводом первый контур отвечает за функционирование передних рабочих тормозных механизмов, второй контур – задних.

 

Устройство главного тормозного цилиндра

При наличии в автомобиле вакуумного усилителя, главный цилиндр крепится непосредственно к стенке усилителя. Тормозной цилиндр большинства автомобилей состоит из следующих элементов:

  • корпус;
  • резервуар (бачок) для тормозной жидкости;
  • поршни с толкателями;
  • уплотнительные манжеты;
  • возвратные пружины.

Резервуар для жидкости может быть установлен как непосредственно на главном тормозном цилиндре, так и в любом другом удобном месте. При разделении конструкции, резервуар сообщается с полостями цилиндра посредством гибких или металлических трубок. На некоторых легковых автомобилях, бачок для тормозной жидкости является общим для тормозной системы и гидравлического привода сцепления. Независимо от устройства, резервуар служит для подпитки гидравлических систем тормозной жидкостью в случае ее частичной потери вследствие износа манжет или испарения. Кроме того, в резервуаре устанавливается датчик, следящий за должным уровнем тормозной жидкости.

В корпусе тормозного цилиндра располагаются поршни с резиновыми уплотнительными манжетами и возвратные пружины. Полости цилиндра наполняются тормозной жидкостью через перепускные и компенсационные отверстия. Поршни с уплотнительными манжетами предназначены для создания необходимого давления тормозной жидкости в контурах системы. Возвратные пружины обеспечивают соответственно возврат и удержание в исходном положении поршней при отсутствии воздействий на педаль тормоза.

Главные цилиндры некоторых автомобилей, помимо всего прочего могут быть оборудованы датчиком перепада давления в контурах.

Датчик перепада давления предназначен для сигнализации и предупреждения водителя о потере герметичности и неисправности в одном из контуров. Датчик и механизм, следящий за давлением могут быть смонтированы как в отдельном корпусе, так и объединены в единую конструкцию с главным цилиндром.

 

Принцип работы главного тормозного цилиндра

Для замедления автомобиля, водитель осуществляет нажатие на педаль тормоза, которая передает усилие через шток на поршень первого контура главного цилиндра. В случае с вакуумным усилителем тормозов, на поршень воздействует шток усилителя. Поршень первого контура, перемещаясь вперед, перекрывает компенсационное отверстие и начинает создавать перед собой давление тормозной жидкости. За счет конструкции цилиндра, образовавшееся давление частично воздействует на рабочие цилиндры первого контура и перемещает поршень второго контура.

При перемещении вперед, поршень второго контура также перекрывает компенсационное отверстие и создает давление во втором контуре системы. Таким образом, при дальнейшем воздействии на педаль, поршни создают давление в обоих контурах, что обеспечивает работу всех тормозных цилиндров и торможение автомобиля. Полости за первым и вторым поршнем при их перемещениях заполняются тормозной жидкостью из резервуара через перепускные отверстия, что в свою очередь исключает завоздушивание и отказ тормозной системы.

После остановки автомобиля или окончания замедления, водитель прекращает воздействовать на педаль и поршни обоих контуров за счет возвратных пружин перемещаются на исходные позиции. При этом контуры через компенсационные отверстия начинают сообщаться с резервуаром, и давление тормозной жидкости выравнивается с атмосферным. В это время поршни рабочих тормозных механизмов также возвращаются в исходные позиции – колеса растормаживаются.

Как уже было сказано, при потере герметичности одного из контуров, второй будет работать с немного меньшей, но достаточной эффективностью. Например, при выходе из строя первого контура, толкатель вакуумного усилителя не встретив сопротивления, переместит первый поршень до контакта со вторым, который при перемещении создаст давление во втором контуре. При этом ход тормозной педали увеличится за счет отсутствия сопротивления в первом контуре.

В случае потери герметичности во втором контуре, толкатель вакуумного усилителя будет перемещать оба поршня до тех пор, пока поршень второго цилиндра не достигнет торцевой части корпуса цилиндра. После этого в первом контуре будет создано давление, которое приведет в действие рабочие тормозные цилиндры первого контура. В этом случае ход тормозной педали также увеличится, за счет «холостого» хода второго поршня. Однако, несмотря на увеличение хода, при условии правильной регулировки механизма, тормозная система обеспечит эффективное замедление автомобиля.

 

РЕКОМЕНДУЕМ ТАКЖЕ ПРОЧИТАТЬ:

 

ГТЦ — это.

.. Что такое ГТЦ?
  • ГТЦ — – главный тормозной цилиндр. EdwART. Словарь автомобильного жаргона, 2009 …   Автомобильный словарь

  • Горно-туристический центр ОАО «Газпром» — Вид на ГТЦ «Газпром» и хребет Псехако с пика Чёрная пирамида, хребет Аибга Горно туристический центр ОАО «Газпром»  современный горнолыжный комплекс в долине рек Ачип …   Википедия

  • Олимпийские объекты ОАО «Газпром» — В рамках подготовки к Зимней Олимпиаде 2014 года в городе Сочи ОАО «Газпром» реализует программу «Газпром 2014», которая предусматривает строительство и эксплуатацию спортивных, инфраструктурных и энергетических объектов в Сочи [1]. Содержание 1… …   Википедия

  • Чёрная пирамида — Вид на пи …   Википедия

  • Псехако (хребет) — Хребет Псехако …   Википедия

  • УЛЬТРАКОРОТКИЕ ВОЛНЫ — (УКВ) традиционное название диапазона радиоволн, объединяющего метровые, дециметровые, сантиметровые и миллиметровые волны (или диапазоны очень высоких частот ОВЧ, ультравысоких частот УВЧ, сверхвысоких частот СВЧ, крайне высоких частот КВЧ). … …   Физическая энциклопедия

  • ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ КОНСТАНТЫ — постоянные, входящие в ур ния, описывающие фундам. законы природы и свойства материи. Ф. ф. к. определяют точность, полноту и единство наших представлений об окружающем мире, возникая в теоретич. моделях наблюдаемых явлений в виде универсальных… …   Физическая энциклопедия

  • ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ДИОД — двухэлектродный полупроводниковый прибор (на основе кремния, арсенида галлия, германия и др.), действие к рого обусловлено св вами р п перехода (наиболее обширный класс П. д.), контакта металл полупроводник либо объёмными эффектами в однородном… …   Большой энциклопедический политехнический словарь

  • ГАННА ЭФФЕКТ — генерация высокочастотных колебаний электрич. тока в полупроводнике с N образной вольт амперной характеристикой (рис.). Г. э. связан с периодич. появлением в кристалле и перемещением по нему области сильного электрич.

    поля, к рая наз. доменом… …   Естествознание. Энциклопедический словарь

  • Углеродное волокно — материал, состоящий из тонких нитей диаметром от 3 до 15 микрон, образованных преимущественно атомами углерода. Атомы углерода объединены в микроскопические кристаллы, выровненные параллельно друг другу. Выравнивание кристаллов придает… …   Википедия

  • Ремонт главного тормозного цилиндра

     

    Провалилась педаль тормоза . Это точно главный тормозной цилиндр?

    Что значит  цилиндр перепускает?

    Почему сломался главный тормозной цилиндр ?

    Можно ли отремонтировать ГТЦ

    Нужно ли прокачивать тормозную систему после ремонта главного цилиндра?


     


    ПРОВАЛИЛАСЬ ПЕДАЛЬ ТОРМОЗА . ЭТО ТОЧНО ГЛАВНЫЙ ТОРМОЗНОЙ ЦИЛИНДР?

    Чтобы дать ответ на этот вопрос следует провести диагностику тормозной системы , но сделать предварительную оценку можно по уточняющим симптомам:

    1. Отклик тормозной системы на нажатие педали заметно снизился.
    2. Требуется со всей силы давить на педаль, чтобы авто остановилось.
    3. Провал педали – тормоза срабатывают в самом конце, когда педаль практически прижата к полу.

    Эти признаки нередко сопровождают и другие неисправности тормозной системы . Чтобы сузить список возможных неисправностей, рекомендуем обратить внимание на поведение автомобиля при торможении:

    1. Машина уходит с траектории даже при плавном торможении на ровной дороге – признак неполадки в тормозном контуре или в узле одного колеса.
    2. Посторонние звуки – скрипы, писк – больше присущи изношенным тормозным колодкам и дискам.
    3. Сильный нагрев дисков и колодок – проблема с суппортом.

    Если вы не обнаружили никаких признаков из второго блока, зато отметили хотя бы один из первого – можно утверждать, что главному тормозному цилиндру (ГТЦ) требуется как минимум осмотр специалиста.



    ЧТО ЗНАЧИТ ЦИЛИНДР ПЕРЕПУСКАЕТ ?

    Сам термин означает, что тормозная жидкость перетекает внутри главного тормозного цилиндра , не создавая требуемого давления в системе. При этом уровень тормозной жидкости не снижается, как при внешних утечках, а педаль тормоза заметно проваливается. Чтобы исключить схожую по симптоматике неисправность вакуумного усилителя тормоза, следует заглушить авто и несколько раз нажать на тормозную педаль: если удалось нажать не более 3 – 4 раз – вакуумный усилитель в порядке.

    Перепускание происходит по причине износа манжет. Принцип такой неправильной работы можно сравнить с попытками накачать колесо неисправным насосом, из которого травит воздух – чем активнее вы будете качать поршень, тем больше воздуха потеряется в процессе и не попадёт в камеру колеса.


    ПОЧЕМУ СЛОМАЛСЯ ГЛАВНЫЙ ТОРМОЗНОЙ ЦИЛИНДР ?

    Существуют три распространённые причины поломки ГТЦ:

    1. В тормозную систему залили некачественную тормозную жидкость, которая разрушила резиновые уплотнители, привела к протечкам из ГТЦ.
    2. Тормозную жидкость долго не меняли, и процент влаги превысил все допустимые нормы. Металлические элементы начали окисляться, стопориться, частицами ржавчины засорять клапана.
    3. Кустарный ремонт, несоответствующие цилиндру или такие же некачественные детали ремкомплекта.

    Во всех трёх случаях можно избежать неприятности: своевременно проводить диагностику тормозной системы и замену жидкости в ней; покупать запчасти только в проверенных автомагазинах; проводить ремонт у специалистов.



    МОЖНО ЛИ ОТРЕМОНТИРОВАТЬ ГТЦ ?

    Главный цилиндр тормозов ремонтопригоден. Для этого выпускаются два типа ремкомплектов ГТЦ – полный и неполный. В полном комплекте есть:

    • защитный колпачок для самого ГТЦ;
    • колпачок для штуцера;
    • уплотнители для поршня и поршневой головки;
    • уплотнительные манжеты;
    • поршни и возвратные пружины к ним;
    • держатель пружины и винт.

    В неполном комплекте предусмотрены только манжеты и уплотнители.

    Замена главного тормозного цилиндра в сборе проводится в том случае, если на внутренней части корпуса появились сколы, царапины или раковины, а также повреждения в следствии механических воздействий.



    НУЖНО ЛИ ПРОКАЧИВАТЬ ТОРМОЗНУЮ СИСТЕМУ ПОСЛЕ РЕМОНТА ГЛАВНОГО ТОРМОЗНОГО ЦИЛИНДРА?

    Прокачка тормозов – обязательная процедура при любом вскрытии контуров. Чтобы отремонтировать ГТЦ, его требуется извлечь из системы, а значит, туда обязательно попадёт воздух. Произвести прокачку тормозной системы можно и самостоятельно, но здесь не обойтись без помощника, а также потребуется строгое соблюдение очерёдности действий и подходов.

    В автосервисе такую процедуру проводят с помощью вакуумной установки в разы быстрее и эффективнее.


     

     

    Всё про главный тормозной цилиндр автомобиля

    Тормозная система – один из важнейших компонентов безопасности как самого водителя, так и остальных участников дорожного движения.

    Конструкторы постарались сделать ее максимально надежной, но без нормального технического обслуживания даже самая надежная система рано или поздно даст сбой. И хорошо, если такой сбой обойдется только потраченными нервами.

    Пожалуй, говорить, что главный тормозной цилиндр (ГТЦ) – основная часть системы гидропривода тормозов, не совсем корректно. Просто потому что второстепенных деталей в тормозной системе нет и быть не может, всё должно работать идеально и без какого-либо намека на неисправность. Но во всей цепочке передачи усилия от педали тормоза до тормозных колодок главный цилиндр, действительно, выполняет одну из важнейших функций.

     

    Конструкция и принцип действия

    Задача главного цилиндра – преобразовать нажатие на педаль тормоза в усилие на каждом из суппортов. Для надежности все современные цилиндры делаются двухсекционными, причем каждая из секций обслуживает отдельный контур тормозной системы. Поэтому даже при повреждении на одном из участков тормоза всё равно будут работать, хоть и не так эффективно.

    Компоновка гидропривода.
    а) Параллельная 4+2 с двойной страховкой на передней оси.
    б) Параллельная 2+2, используется в заднеприводных автомобилях.
    в) Диагональная 2+2, используется в переднеприводных автомобилях.
    1. Главный тормозной цилиндр.
    2. Регулятор давления тормозной жидкости на задней оси.
    3, 4. Рабочие контуры.

    Конструкция ГТЦ довольно простая: внутри корпуса тандемно (один за другим) расположены 2 поршня. При нажатии педали тормоза усилие через шток передается на первый поршень. Он сдвигается вперед, сжимая тормозную жидкость и создавая давление в первом тормозном контуре. Одновременно он толкает вперед и второй поршень, который создает давление во втором контуре. В те отсеки корпуса, которые расширяются при движении поршней, поступает жидкость из компенсационного бачка. Если педаль тормоза отпустить, поршни возвращаются в исходное положение за счет пружин, а давление внутри цилиндра выравнивается, опять же, за счет жидкости в компенсационном бачке.

    Благодаря тому, что жидкость почти не сжимается под давлением, усилие быстро и полностью передается на каждый из тормозных цилиндров.

    Конструкция главного тормозного цилиндра.
    1. Шток вакуумного усилителя тормозов; 2. Стопорное кольцо;
    3. Перепускное отверствие первого контура;
    4. Компенсационное отверстие первого контура;
    5. Первая секция бачка; 6. Вторая секция бачка;
    7. Перепускное отверстие второго контура;
    8. Компенсационное отверстие второго контура;
    9. Возвратная пружина второго поршня;
    10. Корпус главного цилиндра;
    11. Манжета; 12. Второй поршень; 13. Манжета;
    14. Возвратная пружина первого поршня;
    15. Манжета; 16. Наружная манжета;
    17. Пыльник; 18. Первый поршень

    Компенсационный бачок также разделен на 2 секции, чтобы в случае утечки необходимое количество жидкости оставалось хотя бы в одной из них. В некоторых разновидностях на ГТЦ ставятся 2 отдельных бачка, и тогда при контроле за уровнем тормозной жидкости нужно проверять оба по отдельности.

    Внутри расширительного бачка установлен датчик уровня, и при критическом снижении уровня тормозной жидкости загорится сигнал на контрольной панели.

    Главный тормозной цилиндр – устройство достаточно надежное за счет своей простоты, служит долго и выходит из строя в основном из-за износа от времени.

     

    Поломки ГТЦ

    Чаще всего в тормозном цилиндре выходят из строя резиновые детали: прокладки, уплотнители, манжеты. Повреждения появляются из-за попадания внутрь твердых частиц, например, металлической стружки или песчинок. А от некачественной тормозной жидкости резина разбухает и создает дополнительное сопротивление педали тормоза. При повреждении внутренних уплотнителей возможно даже заедание поршней, и это опять-таки будет чувствоваться как «тугая педаль».

    Вторая распространенная поломка – утечки тормозной жидкости, как из стыков самого ГТЦ, так и из других участков гидропривода: соединительных штуцеров, тройников, колесных цилиндров. При утечках понижается давление в тормозной системе и педаль будет проваливаться или увеличится ее свободный ход.

    В обоих случаях, как бы ни проявлялись неполадки в тормозной системе, необходимо обращаться на СТО за диагностикой и ремонтом. Если не сильно тянуть с этим вопросом, можно обойтись заменой ремкомплекта цилиндра, не меняя всю деталь целиком.

    В ремкомплект входит, как правило, набор всех необходимых колец, уплотнителей и шайб, а также в некоторых случаях сменные поршни и пружины. Всё зависит от производителя, насколько он рассчитал срок службы детали.

    Варианты ремкомплектов

    При длительном использовании выходит из строя внутренняя поверхность цилиндра: появляются царапины, задиры, раковины от кавитационных процессов. В этом случае менять ремкомплект уже бесполезно, под замену идет вся деталь.

     

    Техобслуживание тормозного цилиндра

    В основном ТО сводится к еженедельной проверке уровня тормозной жидкости. Если уровень остается постоянным – система в порядке и особого внимания не требует.

    Важный момент – регулярная замена тормозной жидкости, поскольку, как и любой расходник, она теряет свои свойства в процессе эксплуатации. Накопление мелких частиц, поглощение влаги из атмосферы и просто ухудшение ее качества приводит к досрочному износу большинства элементов тормозной системы. При покупке нужно обращать внимание на спецификации, указанные на этикетке: химический состав тормозной жидкости может и не подойти для использования в определенной марке автомобиля, так что лучше подбирать ту, которая не повредит уплотнители. И, конечно, выбирать качественную автохимию, а не искать на рынке подешевле: такая экономия никогда не окупается.

    При самостоятельном доливе или замене тормозной жидкости необходимо следить, чтобы пыль не попала внутрь бачка. Хоть там и установлен сетчатый фильтр, чем чище будет внутри системы – тем дольше она прослужит.

     

    Советы по подбору нового тормозного цилиндра и какие бренды лучше – читайте наш «Гид покупателя».

     

    Упор ГТЦ. Что это и зачем. | Автоочерк

    Незачем ходить вокруг да около. Упор ГТЦ нехитрое устройство крепящееся на кузов автомобиля для того, чтобы минимизировать смещение узла тормозной цилиндр\вакуумник\педаль.

    Зачастую упор имеет регулировку подведения к ГТЦ. Что очень удобно.

    Зачастую упор имеет регулировку подведения к ГТЦ. Что очень удобно.

    Почему же это так важно? Я думаю немногие знают как устроен тормозной узел в большинстве автомобилей. Главный тормозной цилиндр (он же ГТЦ) смонтирован на вакуумном усилителе тормозов (он же ВУТ), в свою очередь ВУТ крепится за счёт шпилек расположенных на нём самом, эти шпильки проходят сквозь моторный щит автомобиля и зачастую на них же одевается крепление педали тормоза.

    Также будет интересно: Ставим болтовой каркас сами.

    Получается своего рода бутерброд, который держится на моторном щите и при серьёзном нажатии на педаль тормоза, моторный щит в месте крепления всей конструкции деформируется, прогибаясь от оказанного на него усилия.

    Упор ГТЦ исключает смещения, таким образом повышая эффективность торможения.

    Упор ГТЦ исключает смещения, таким образом повышая эффективность торможения.

    Таким образом помимо проталкивания тормозной жидкости через тормозной цилиндр, водитель своей ногой совершает и ненужную работу в виде продавливания моторного щита. Упор ГТЦ устраняет эти деформации тем самым воздействие идёт только на саму жидкость, повышая эффективность торможения в разы.

    По сути своей конструкция нехитрая. Для рукастых не будет проблемой изготовить данный кронштейн самому.

    По сути своей конструкция нехитрая. Для рукастых не будет проблемой изготовить данный кронштейн самому.

    Кто-то скажет бред, зачем это нужно, и будет не прав. Эффект заметен даже на гражданском автомобиле, а если заводить речь о более производительных тормозных системах так и вовсе не остаётся о сомнений в необходимости данного упора. Вся суть в том, что моторный щит больше не будет смещаться увеличивая тем самым ход педали.

    Также будет интересно: Что такое подвеска four-link.

    Спасибо за внимание! Надеюсь было интересно.

    Газпром (Лаура) обзор горнолыжного комплекса от РайдерХелп

    Газпром Лаура — наверное, лучший вариант для трассового катания, семейного отдыха и тех людей, кто делает на лыжах первые шаги и падения.  Газпром — это весь курорт, а «Лаура» и «Альпика» — две его части.

    В состав ГТЦ «Газпром», кроме зоны катания с подъемниками, входят два дорогих отеля: «Гранд Отель Поляна» и «Поляна 1389»

    Как добраться?

    На Лауру ведет две канатки. Одна старая от Гранд Отеля Поляна и вторая новая — от Альпики. Можно доехать на Ласточке до конечной станции Роза Хутор, а оттуда 5 минут до канатки. Либо же доехать на автобусе прямо до Газпрома, но уточняйте у водителей, потому что не все автобусы туда заходят. 

    А можно доехать и на своем авто. Но парковки все платные.

     

    В холле нижней очереди  комплекса есть прокат, помещения для переодевания, спортивные магазины типа Боско, Bogner и т.  п., а также камеры хранения и приличные чистые туалеты. 

     

    В холле установлено большое информационное табло, где есть интерактивная карта трасс и данные по работе всех спусков и подъемников. Эта же карта есть в режиме онлайн на сайте Газпрома онлайн

    Трассы и подъемники Газпрома Лаура

    Верхняя площадка горнолыжного центра — плато Псехако — расположена на высоте 1435 м. А уже с самого плато как раз и начинаются все трассы. Плато продолжается вверх до Пихтовой Поляны на высоте 1660 м.

    Трассы Газпрома находятся на северо-западных склонах плато Псехако. Для того, чтобы попасть в зону катания, нужно сначала подняться на плато на одном из трех гондольных подъемников, а там уже для обслуживания трасс работают креселки и учебные бугели.

    Скачать 3Мб 

    Основные подъемники — гондольные. Два параллельных на 8 человек от нижней станции Газпрома (А и А1). Время подъема на верхнюю станцию около 15 минут. 

     

    А от ж/д вокзала Роза Хутор на Газпром вас доставит новая кататная дорога А3, в каждую гондолу которой помещается до 30 человек. Оттуда открываются шикарнейшие виды. Поэтому можно устроить себе дополнительно экскурсию, поднявшись, к примеру, на А3, а спустившись на А1. 

     Если вы выбрали для подъема большую канатку А3, то она доставит вас на Пихтовую Поляну на высоте 1660 м над уровнем моря. Это самая высокая точка ГТЦ Газпром, откуда вы уже можете спускаться к трассам. 

    А уже на плато вас ждут 4х и 6-местные кресельные подъемники, а также несколько бугелей на учебных трассах. Скорость у них не высокая, как и умение ими пользоваться у многих катальщиков, поэтому в праздники и выходные могут быть очереди. 

    На Газпроме 15 трасс разных уровней сложности, из них 5 освещены для вечернего катания. Общая протяженность трасс — около 20 км. Красные и черные трассы F и G работают они только при большом количестве снега. Но если работают, то это лучшее в Красной Поляне трассовое катание. А остальные 13 трасс прекрасно подходят для обучения, ленивого катания и фотографирования до и после бара.  

    Также на Газпроме есть вечернее катание, которое гости курорта любят за красивые виды и романтическую атмосферу. Мы, кстати, тоже, иногда любим приехать вечером на Газпром, лениво покатать по трассам, попить глинтвейна и просто хорошо провести время. Не забывайте, что вечером в горах холоднее, поэтому одевайтесь теплее.

    Еда и отдых

    Кафе и рестораны на Газпроме разнообразные, но общий уровень цен наверху — высокий. На плато есть приличные рестораны, но довольно дорогие. Если вы хотите сэкономить, то лучше брать с собой термос и перекус.

    После катания вам представляется уникальная возможность потратить много денег. В холле нижней очереди располагаются бутики элитных спортивных брендов Bogner, Escada sport, Goldwin и др.

    А это ТРЦ Галактика рядом с нижней станцией канатки. Здесь есть небольшой аквапарк с детскими горками, открытый бассейн с видом на горы, ледовый каток, ночной клуб, кинотеатр, боулинг, бильярд и магазины. А еще есть интересный начно-познавательный детский клуб на космическую тематику с различными аттракционами. И даже луноход на пульте управления. Вот их сайт

    Если подводить итог, то на Газпром хорошо ехать учиться, пить глинтвейн, ставить на лыжи подругу, тратить деньги на модную горнопляжную одежду. А если работают черные и красные трассы, то и неплохо покарвить, пугая заехавших туда по ошибке новичков. 

     

    Текст: Евгений Маталыга
    Фото: Арина Мелехова, Андрей Баталов, ГТЦ Газпром, Марина Коробкова

    Присоединяйтесь к RiderHelp в соцсетях 

    Контактик: http://vk.com/riderhelp_kp — самое активное сообщество о Красной Поляне
    Фэйсбук: https://www.facebook.com/riderhelp — паблик с новостями
    Твиттер: https://twitter.com/riderhelp — короткие новости курорта
    Инстаграм: http://instagram.com/riderhelp_kp — мобильные фоточки со склонов

     

    Канатные дороги горнолыжных курортов Сочи

    Сочи — уникальное место. Хребет Аибга и Черное море создают условия и для пляжного, и для горнолыжного отдыха. Местная карта канатных дорог охватывает поселки Эсто-Садок и Красная Поляна, куда и устремляются туристы со всей России. Расскажем, какая канатная дорога лучше, работают ли подъемники летом, есть ли льготы и какие достопримечательности Красной Поляны стоит обязательно увидеть.


    Красная Поляна: канатная дорога

    Популярные российские горнолыжные курорты — это Красная Поляна и все, что входит в состав поселка.

    Как добраться:

    1. На машине по трассе «Адлер — Красная Поляна». От центра Сочи поселок отделяет всего 64 км — доехать на машине получится за какие-нибудь 30-40 минут.

    2. На автобусе или электричке. Горнолыжный курорт связан с аэропортом и железнодорожным вокзалом специальными рейсами. Вам нужны автобусы №105, 135, 105Э и 135Э.

    График работы дороги — круглогодичный. Горнолыжный сезон стартует в конце ноября – начале декабря и длится до марта. Билеты на канатную дорогу продаются и летом, когда открыты прогулочные эко-маршруты. В начале ноября на канатках и трассах обычно профилактика — уточняйте расписание перед поездкой. Техническое обслуживание длится не более месяца.

    Как устроена канатная дорога на Красной Поляне? Со стороны она больше напоминает паутину с несколькими главными точками: «Роза Хутор», «Красная Поляна» и «Газпром» («Альпика» и «Лаура»). Максимальная высота — гора Каменный Столб (2509 м над уровнем моря).

    Канатная дорога в Красной Поляне начинается от курорта «Роза Хутор». Точнее, удобнее всего приехать на автобусе, электричке или машине в «Розу Хутор» — и уже потом перемещаться между разными горнолыжными центрами. Всего в Красной Поляне более 10 канатных дорог. Их общая пропускная способность — 2500 человек в час.

    Немного фактов:

    1. Первая открытая канатная дорога появилась в поселке задолго до Олимпиады-2014.

    2. Красная Поляна — подъемники, фуникулер и все остальное — начала развиваться как курорт еще в 1990-е годы.

    3. Самая высокая канатная дорога на Красной Поляне — это подъемник «Розы Хутор», пик Каменный Столб. Подъем займет 30–40 минут.

    4. Самая длинная канатная дорога Красной Поляны — канатка 3S протяженностью 5500 м с перепадом высот 1100 м. Она соединяет курорты «Лаура» и «Альпика».

    5. Самая старая канатная дорога находится на курорте «Альпика». Канатку открыли еще в 90-е годы, она поднимала туристов на хребет Аибга. Сегодня все дороги полностью обновлены.

    Работа GTZ (Deutsche Gesellschaft fur Technische Zusammenarbeit GmbH)

    Работа GTZ (Deutsche Gesellschaft fur Technische Zusammenarbeit GmbH)

    GTZ — это агентство по внедрению, которое действует в рамках политики развития, сформулированной его владельцем, Федеральным правительством Германии. Он был создан в 1975 году для улучшения условий жизни людей в развивающихся странах. У него есть общее соглашение с Федеральным министерством экономического сотрудничества и развития Германии (BMZ), в соответствии с которым на него возложена ответственность за осуществление мероприятий по техническому сотрудничеству в партнерстве с другими правительствами и международными организациями.Кроме того, он поддерживает разработку от имени других правительственных ведомств Германии. GTZ действует на общественных началах. Любой полученный излишек используется для целей, связанных с разработкой.

    GTZ работает более чем в 120 странах, а специалисты и управленческий персонал работают в административных и проектных офисах, а также в самих проектах. Он имеет тридцатилетний опыт адаптации решений к конкретным проблемам в странах-партнерах.

    Услуги

    Важно не быть излишне амбициозным при работе с правительствами стран-партнеров при планировании проектов и определении целей. GTZ разработала соответствующие инструменты совместного планирования, начиная с этапа общей ориентации. Это дает странам-партнерам советы по планированию, чтобы помочь им в разработке реалистичного проекта. Система ZOPP (целенаправленное планирование проекта) была интегрирована в концепцию управления. Аналогичным образом используются совместные методы сбора и оценки данных.

    Назначение экспертов должно выполняться с осторожностью. Многие местные специалисты в странах-партнерах уже обладают достаточным опытом для разработки соответствующих решений, и важно развивать и использовать эти навыки.

    В структуру GTZ входят отделы, занимающиеся финансами, менеджментом, кадрами и коммерческими вопросами, а также отделы планирования и развития (P&E), которые предоставляют профессиональный вклад в страновые департаменты, ответственные за осуществление деятельности в соответствующих странах.В области протезирования отдел планирования — P&E 412 — «Здоровье, народонаселение и питание». Это отделение, в котором работают опытные квалифицированные специалисты, имеет более чем 25-летний опыт работы в области реабилитации и технической ортопедии для людей с ограниченными физическими возможностями. Проекты были реализованы в Гайане, Тунисе, Египте, Иордании, Того, Танзании, Заире, Турции, Пакистане, Армении, Казахстане и, совсем недавно, в Китае, Вьетнаме и Сальвадоре.

    За прошедшие годы политика GTZ сместилась от услуг по прямому монтажу к расширению проектов и разработке методов и технологий, подходящих для разных стран.По этой причине GTZ разработала систему обучения для развивающихся стран, которая предоставляет хорошо подготовленных профессионалов, в которых всегда есть потребность. Тем не менее, другие аспекты ухода, включенные в планирование GTZ:

    • концепция команды клиники;
    • необходимость реабилитации по национальному признаку;
    • необходимость длительного существования и сохранения ортопедических мастерских;
    • доступ к существующим услугам для всех инвалидов;
    • Расчет стоимости
    • ;
    • развитие персонала;
    • гарантия качества;
    • Производство и поставка материалов и комплектующих.

    Для достижения целей проекта и обеспечения выживания необходимо тесное сотрудничество с принимающей страной, которая должна иметь политическую волю для достижения успеха. Роль GTZ заключается в поддержке местной деятельности советами и опытом.

    Этапы планирования проекта:

    • идея проекта;
    • запрос о поддержке;
    • первая техническая оценка;
    • плановая встреча местных и немецких экспертов.

    Функционирование и планирование проекта GTZ можно проиллюстрировать отчетом об их участии в Китае. По просьбе правительства Китая Федеративная Республика Германия через GTZ оказывает помощь в организации Учебного центра для технологов-ортопедов в Ухане (CHICOT). Ухань расположен на реке Янцзы и является столицей провинции Хубэй, население которой составляет 62 миллиона человек.

    Школа является пилотным проектом центрального правительства, направленным на улучшение ухода за людьми с физическими недостатками несколькими способами:

    • подготовка специалистов среднего звена в области протезирования и ортопедии;
    • повышение уровня 1400 самостоятельно обучающихся протезистов и ортопедов до более высокого уровня с заключительным экзаменом, ведущим к получению национального сертификата компетентности;
    • позволяет большему количеству граждан получить доступ к услугам протезирования и ортопедии за счет улучшения технологий;
    • снижение затрат на лечение пациентов при протезировании и ортопедии за счет предоставления жилья;
    • для консультирования Министерства по гражданским делам относительно рецептов, контроля качества, командной работы и т. Д .;
    • организация «мастер-классов» и семинаров по специальной технике подгонки.Ортезы для рук, ортопедическое лечение параплегии и силиконовые валики на суставах были предметом таких курсов в прошлом году.

    Четырехлетнее обучение основано на рекомендациях ISPO и ВОЗ. Внешние экзаменаторы из международного сообщества примут участие в экзаменах, чтобы обеспечить в Ухане стандарты, соответствующие стандартам учебных заведений в других странах. Это позволит студентам-заочникам получить признание своего обучения в Ухани.Местный персонал также выиграет от профессионального контакта с внешними экспертами.

    Клиническая работа занимает центральное место в обучении. В школе есть относительно большая примерочная и мастерская, а также постоянный персонал. Сейчас идет второй год работы, и мастерская принимает около десяти пациентов в неделю, обеспечивая:

    • Услуги по протезированию нижних конечностей, в основном при транс-бедренной ампутации;
    • протезирование верхних конечностей;
    • Ортопедические услуги нижних конечностей при полиомиелите, инсульте и параплегии;
    • Ортопедия позвоночника, в основном при сколиозе.

    В настоящее время мы стараемся привлекать тех, у кого возникают проблемы с подгонкой, чтобы мы могли продемонстрировать правильные методы другим предприятиям и центрам, а также проводить клиническую подготовку студентов. Работа основана на тех методах, которые используются в Германии, например, используются формы трансфеморальных впадин, такие как немецкие лунки, а также гибкие методы и некоторые седалищные удерживающие впадины. Компания CHICOT разработала руководство по динамической настройке, а также официальную письменную запись о выезде, которая должна храниться в записях.

    В Китае мало контактов между медицинскими службами и центрами технической подгонки, поэтому существуют проблемы, связанные с неправильной формой и подготовкой культи, и обычно существует небольшая возможность изменения формы культи. Школа пытается организовать обучающие семинары для медицинского персонала, но пока без особых улучшений.

    В каждой провинции Китая есть по одной центральной протезной фабрике, обычно расположенной в столице провинции. Некоторые из этих заводов также производят компоненты, в результате чего большое количество компонентов местного производства доступно в Китае по разумной цене.Однако качество компонентов различается, некоторые фабрики пытаются достичь стандарта ISO, но другие уступают, без особых стимулов для улучшения, поскольку ожидаемый срок службы протеза установлен Министерством на уровне 2–3 лет.

    В Китае, как и в других странах, большинству людей с ампутированными конечностями отказывают в доступе к протезам по следующим причинам:

    • у них нет носителя, и они могут быть не в состоянии купить протез;
    • Центры протезирования находятся далеко от неадекватных или дорогих систем транспортировки.

    CHICOT инициировал два проекта, чтобы попытаться улучшить ситуацию в рамках задания, согласованного обоими правительствами:

    1. Был представлен полипропиленовый протез, используемый МККК в Хошимине во Вьетнаме. Сельскому населению это нравилось, но городским инвалидам не нравилась форма и жесткая розетка. Розетка из мягкой кожи оказалась более приемлемой во влажном климате провинции Хубэй. Использование полипропилена привело к снижению стоимости на 10-30% по сравнению со стоимостью «недорогих» протезов из стали и пластика Hubei.Кроме того, новый тип следует биомеханическим принципам, и его долговечность выше.

    2. Для уменьшения дополнительных затрат на примерку проезда и проживания, которые приходится нести пациенту. Например, три посещения из Сянфаня плюс расходы на проживание в Ухане могут стоить 1272 иен. Цена недорогого трансфеморального протеза составляет 1500 иен. Используя систему IPOS CASCD, мы можем изготовить протез в Ухане на основе измерений, проведенных в Xiangfan и отправлено по факсу. Протез закрывается профилированным поролоновым чехлом и отправляется по почте.Около 85% изготовленных таким образом протезов не требовали дополнительной регулировки. Форма розетки обеспечивает больший комфорт, чем розетки, изготовленные по индивидуальным слепкам неопытными мастерами. В настоящее время мы можем изготавливать 5 или 6 розеток в день и начинаем пробную поставку протезов в Университетский институт в Пекине.

    Этот проект с использованием методов CAD CAM для улучшения гнезда и выравнивания, в случае успеха, снизит прямые затраты для пациентов за счет предоставления протеза на месте и преодолеет нехватку квалифицированной рабочей силы.

    Результаты работы CHICOT будут задокументированы и доступны всем, кто занимается поставкой протезов в Китае.


    инструмент быстрого сжатия и облачной передачи, оптимизированный для файлов FASTQ

    Аннотация

    Предпосылки

    Резкое развитие технологии секвенирования ДНК генерирует действительно большие данные, требуя большего хранилища и пропускной способности. Чтобы ускорить совместное использование данных и ускорить и удешевить передачу данных на вычислительный ресурс, необходимо разработать инструмент сжатия, который может поддерживать эффективное сжатие и передачу данных упорядочения в облачное хранилище.

    Результаты

    В этом документе представлен GTZ, инструмент сжатия и передачи, оптимизированный для файлов FASTQ. Как безопорный компрессор FASTQ без потерь, GTZ обрабатывает разные строки FASTQ отдельно, использует адаптивное контекстное моделирование для оценки их характеристических вероятностей и сжимает блоки данных с помощью арифметического кодирования. GTZ также можно использовать для одновременного сжатия нескольких файлов или каталогов. Кроме того, как инструмент, который будет использоваться в эпоху облачных вычислений, он может сохранять сжатые данные локально или передавать данные непосредственно в облако по выбору.Мы оценивали производительность GTZ на различных тестах FASTQ. Результаты показывают, что в большинстве случаев он превосходит многие другие инструменты с точки зрения степени сжатия, скорости и стабильности.

    Выводы

    GTZ — это инструмент, который обеспечивает эффективное сжатие данных FASTQ без потерь и одновременную передачу данных в облако. Он появляется как полезный инструмент для хранения и передачи данных NGS в облачной среде. GTZ находится в свободном доступе в Интернете по адресу: https://github.com/Genetalks/gtz.

    Электронные дополнительные материалы

    Онлайн-версия этой статьи (10.1186 / s12859-017-1973-5) содержит дополнительные материалы, которые доступны авторизованным пользователям.

    Ключевые слова: FASTQ, Сжатие, Универсальное, Без потерь, Параллельное сжатие и передача, Облачные вычисления точной медицины.Тем не менее, экспоненциальный рост накопленных данных секвенирования создает серьезные проблемы для передачи и хранения данных NGS. Эффективные методы сжатия позволяют решить эту все более серьезную проблему.

    Ранее универсальные инструменты сжатия, такие как gzip (http://www.gzip.org/), bzip2 (http://www.bzip.org/) и 7z (www.7-zip.org) , были использованы для сжатия данных NGS. Эти инструменты не используют в своих интересах характеристики данных генома, такие как алфавит небольшого размера и повторяющиеся сегменты последовательностей, что оставляет место для оптимизации производительности.Недавно для данных NGS были разработаны некоторые специализированные инструменты сжатия. Эти инструменты либо основаны на справочниках, либо не содержат справочников. Основное различие заключается в том, используются ли дополнительные последовательности генома в качестве ссылок. Алгоритмы на основе ссылок кодируют различия между целевой и эталонной последовательностями и потребляют больше памяти для повышения производительности сжатия. GenCompress [1] и SimGene [2] используют различные энтропийные кодировщики, такие как арифметические, Golomb и Huffman для сжатия целочисленных значений.Значения показывают свойства чтения, такие как начальная позиция, длина чтения и т. Д. Метод статистического сжатия, GReEn [3], использует адаптивную модель для оценки вероятностей на основе частот символов. Затем вероятности сжимаются арифметическим кодировщиком. QUIP [4] использует арифметическое кодирование, связанное с моделями цепей Маркова порядка 3 и высокого порядка во всех трех частях данных FASTQ. LW-FQZip [5] использует схемы кодирования с инкрементным и ограниченным длиной серии для сжатия метаданных и показателей качества соответственно.Чтения предварительно обрабатываются облегченной моделью отображения, а затем три компонента объединяются для сжатия с помощью универсального инструмента, такого как LZMA. Fqzcomp [6] оценивает вероятности символов с помощью контекстного моделирования порядка k и сжимает данные NGS в формате FASTQ с помощью арифметических кодеров.

    Тем не менее, основанные на ссылках алгоритмы могут быть неэффективными, если сходство между целевой и эталонной последовательностями низкое. Поэтому для решения этой проблемы были предложены также безреференсные методы.Биокомпрессор, предложенный в [7], представляет собой метод сжатия, посвященный геномным последовательностям. Его основная идея основана на классическом методе сжатия по словарю — алгоритму сжатия Зива и Лемпеля [8]. Повторы и палиндромы кодируются с использованием длины и положения их самых ранних вхождений. Как расширение biocompress [7], biocompress-2 [9] использует ту же схему и использует арифметическое кодирование порядка 2, когда нет значимого повторения. Алгоритм DSRC [10] разбивает последовательности на блоки и сжимает их независимо с кодированием LZ77 [8] и Хаффмана [11].Он быстрее, чем QUIP, как по скорости сжатия, так и по скорости декомпрессии, но уступает последним по степени сжатия. DSRC2 [12], многопоточная версия DSRC [10], разделяет входные данные на три потока для предварительной обработки. После предварительной обработки метаданные, чтения и оценки качества отдельно сжимаются в DRSC. Алгоритм повышения SCALCE [13], реорганизующий чтение, может превзойти другие алгоритмы на большинстве наборов данных как по степени сжатия, так и по скорости сжатия.

    В настоящее время очевидно, что облачные вычисления становятся все более важными для геномного анализа.Однако вышеупомянутые инструменты были разработаны для локального использования. Перед началом передачи данных в облако необходимо выполнить сжатие локально.

    AdOC, предложенный в [14], представляет собой универсальный инструмент, который позволяет перекрывать сжатие и обмен данными в контексте распределенной вычислительной среды. Он представляет собой модель сжатия транспортного уровня с динамической адаптацией уровня сжатия, которую можно использовать в среде, где доступность ресурсов и пропускная способность непредсказуемо меняются.

    Обычно характеристики сжатия универсальных алгоритмов сжатия, таких как AdOC, неудовлетворительны для наборов данных NGS.

    В этой статье мы представляем инструмент GTZ, он характеризуется как эффективный инструмент сжатия без потерь, который может использоваться совместно с облачными вычислениями для крупномасштабного анализа геномных данных:

    1. GTZ использует технологию контекстной модели в сочетании с множественным прогнозированием схемы моделирования. Он использует параллельную обработку для повышения скорости сжатия.

    2. GTZ может сжимать каталоги или папки в один архив, который называется многопотоковой файловой системой. Схема «все в одном» может удовлетворять целям передачи, проверки и хранения.

    3. GTZ поддерживает произвольный доступ к файлам или архивам. GTZ использует блочное хранилище, так что пользователи могут извлекать некоторые части последовательностей генома из файла FASTQ или некоторых файлов в папке без полной распаковки сжатого архива.

    4. GTZ может передавать сжатые блоки в облачное хранилище, пока сжатие все еще выполняется, что является новой функцией по сравнению с другими инструментами сжатия.Эта функция позволяет сократить время передачи данных, что может значительно сократить общее время, необходимое для сжатия и передачи данных в облако. Например, он может сжимать и передавать файл FASTQ размером 200 ГБ в облачные хранилища, такие как AWS и облачное хранилище Alibaba, в течение 14 минут.

    5. GTZ предоставляет Python API, с помощью которого пользователи могут гибко интегрировать GTZ в свои собственные приложения.

    В оставшейся части этого документа мы представим, как работает GTZ, и оценим его производительность на нескольких тестовых наборах данных с использованием сервиса AWS.

    Методы

    GTZ поддерживает эффективное сжатие при параллельной передаче, параллельной передаче и случайной выборке. На рисунке показан рабочий процесс обработки GTZ.

    GTZ включает процедуры на клиентах и ​​на стороне облака.

    Клиент выполняет следующие шаги:

    1. Считывает потоки больших файлов данных.

    2. Предварительная обработка ввода путем разделения потоков данных на три подпотока: метаданные, базовая последовательность и показатель качества.

    3. Буферизация подпотоков в локальной памяти и их сборка в различные типы блоков данных с фиксированным размером.

    4. Сжать собранные блоки данных и их описания, а затем передать выходные блоки в облачное хранилище.

    В облаке выполняются следующие шаги:

    1. Создайте три типа объектно-ориентированных контейнеров (показаны на рис.), Которые определяют древовидную структуру.

      Иерархия контейнеров данных

    2. Зацикливание и ожидание получения выходных блоков, отправленных клиентом.

    3. Сохранение полученных выходных блоков в блок-контейнеры в соответствии с их типами.

    4. Остановить, если больше не принимаются выходные блоки.

    Ниже мы объясним все этапы обработки файлов FASTQ более подробно:

    Клиент, читающий потоки больших файлов данных

    Файлы необработанных данных NGS обычно сохраняются в формате FASTQ для удобства сжатия. Типичный файл FASTQ содержит четыре строки на последовательность: строка 1 начинается с символа «@», за которым следует идентификатор последовательности; Строка 2 содержит исходную последовательность, состоящую из A, C, T и G; строка 3 начинается с символа «+» и, возможно, за ней снова следует тот же идентификатор последовательности (и любое описание); строка 4 содержит соответствующие оценки качества в символах ASCII для символов последовательности в строке 2.Пример чтения приведен в таблице.

    Таблица 1

    Формат файла FASTQ

    1 @ ERR194147.1.HSQ1004: 134: C0D8DACXX: 1: 1104: 3874: 86,238 / 1 90TA246
    GCCT
    3 +
    4 CC @ FFFFFHHH # JJJFHIIJJJJJJJJIJHIJJJJJJJJ

    База данных потока мета-данных

    разделена на второй этап под-данных мета -потоки и подпотоки с оценкой качества.(Поскольку неинформативные строки комментариев обычно не предоставляют никакой полезной информации для сжатия, потоки комментариев опускаются во время предварительной обработки.) Три типа контроллеров предварительной обработки данных буферизуют подпотоки и сохраняют их в блоках данных фиксированного размера соответственно. После этого блоки данных с аннотациями (о количестве блоков, размерах блоков и типах потоков) отправляются в соответствующие блоки сжатия. На рисунке показано, как предварительно обрабатывать файлы данных с помощью контроллеров предварительной обработки и устройств сжатия.

    Файлы данных предварительной обработки с контроллерами предварительной обработки и блоками сжатия

    Сжатие данных

    GTZ — это универсальный инструмент сжатия, использующий статистическое моделирование (http://marknelson.us/1991/02/01/arithmetic- кодирование-статистическое-моделирование-сжатие данных /) и арифметическое кодирование.

    Статистическое моделирование можно разделить на два типа: статическое и адаптивное статистическое моделирование. Обычные методы обычно статичны, что означает, что вероятности вычисляются после сканирования последовательностей от начала до конца.Статическое моделирование хранит статическую таблицу, в которой записывается количество символов. Хотя они дают относительно точные результаты, недостатки очевидны:

    1. Считывание всех последовательностей в основную память перед сжатием занимает много времени.

    2. Если входной поток не совпадает с ранее накопленной последовательностью, степень сжатия будет ухудшаться, даже выходной поток станет больше, чем входной поток.

    В GTZ мы используем метод адаптивного статистического сжатия данных, основанный на контекстном моделировании.Адаптивному моделированию не нужно сканировать всю последовательность и генерировать вероятности перед кодированием. Вместо этого технология адаптивного прогнозирования обеспечивает считывание и сжатие «на лету», то есть вероятности вычисляются на основе символов, уже считанных в память. Вероятности могут измениться при сканировании большего количества символов. Первоначально производительность адаптивного статистического моделирования может быть низкой из-за отсутствия считываний. Однако чем больше обработанных последовательностей, тем точнее прогноз.

    Каждый раз, когда компрессор кодирует символ, он обновляет счетчик в таблице прогнозов. Когда появляется новый символ X (предположим, что последовательность перед X равна ABCD), GTZ просматривает таблицу предсказаний, находит все символы, которые следовали за ABCD раньше, и сравнивает их частоту появления. Например, если оба ABCDX появляются 10 раз, а ABCDY — только один раз. Тогда GTZ назначит более высокую вероятность для X.

    Рабочий процесс адаптивной модели изображен на рис.Поле «Обновить модель» означает преобразование моделей низкого порядка в модели высокого порядка (значение моделей низкого и высокого порядка будет обсуждаться в следующем подразделе).

    Рабочий процесс типичного статистического моделирования

    Моделирование с адаптивным прогнозированием может эффективно сократить время сжатия. Нет необходимости читать все последовательности за раз, и это приводит к перекрытию сканирования и сжатия.

    GTZ использует специальные блоки сжатия для различных типов блоков данных: кодировщик низкого порядка для генетических последовательностей, кодер с несколькими порядками для показателей качества и смешанные кодеры для метаданных.Наконец, выходными данными в этой процедуре являются блоки фиксированного размера.

    Основная идея арифметического кодирования заключается в преобразовании операций чтения в числа с плавающей запятой в диапазоне от нуля до единицы (точно больше или равно нулю и меньше единицы) на основе вероятностей предсказания символов. Если статистическое моделирование точно оценит каждый символ компрессора, мы получим высокие характеристики сжатия. Напротив, плохое предсказание может привести к расширению исходной последовательности вместо сжатия.Таким образом, производительность компрессора в значительной степени зависит от того, может ли статистическое моделирование выдавать близкие к оптимальным прогнозные вероятности.

    Кодер младшего разряда для чтения

    Самая простая реализация адаптивного моделирования — это порядок-0. Точнее, он не учитывает какую-либо контекстную информацию, поэтому это недальновидное моделирование может видеть только текущий символ и делать предсказания, которые не зависят от предыдущих последовательностей. Точно так же кодер порядка 1 делает предсказание на основе одного предшествующего символа.Следовательно, моделирование низкого порядка мало влияет на производительность компрессоров. Его главное преимущество в том, что он очень эффективен с точки зрения памяти. Следовательно, для потоков показателей качества, не имеющих пространственной локальности, моделирование низкого порядка подходит для умеренной степени сжатия.

    Наш адаптированный кодировщик младшего разряда для чтения показан на рис. Первым шагом является преобразование последовательностей с помощью алгоритма BWT. BWT (преобразование Барроуза-Уиллера) переупорядочивает чтение в серии похожих символов.На втором этапе модели прогнозирования нулевого и первого порядка используются для вычисления вероятности появления каждого символа. Поскольку низкая точность вероятности способствует нежелательным результатам кодирования, мы добавляем интерполяцию после квантования средневзвешенной вероятности, чтобы уменьшить ошибки прогнозирования и улучшить коэффициенты сжатия. В последней процедуре алгоритм битового арифметического кодирования производит десятичные дроби в диапазоне от нуля до единицы в качестве выходных данных для представления последовательностей.

    Схема кодера низкого порядка

    Многопорядковый кодер для показателей качества

    Статистическое моделирование требует неравномерного распределения вероятностей для арифметических алгоритмов.Моделирование высокого порядка обеспечивает высокую вероятность для тех символов, которые появляются часто, и низкую вероятность для тех, которые появляются нечасто. В результате, по сравнению с кодерами низкого порядка, кодеры более высокого порядка могут улучшить адаптивное моделирование.

    Моделирование высокого порядка рассматривает несколько символов, предшествующих текущей позиции. Он может получить лучшую производительность сжатия за счет большего использования памяти. Моделирование более высокого порядка использовалось реже из-за ограниченного объема памяти, что больше не является проблемой.

    Без преобразования многопорядковый кодировщик (см. Рис.) Для показателей качества включает две процедуры:

    Схема многопорядкового кодера

    Во-первых, для генерации вероятностей символов входной поток проходит через расширяющуюся модель вероятностного прогнозирования символов, которая состоит из моделей прогнозирования первого, второго, четвертого и шестого порядков. и подходящая модель. Как и в кодировщике низкого порядка, вероятности символов подвергаются взвешенному усреднению, квантованию и интерполяции для получения окончательных результатов.Во-вторых, мы используем алгоритм битового арифметического кодирования для сжатия.

    Гибридная схема для метаданных

    Для подпотоков метаданных GTZ сначала использует разделители (знаки препинания), чтобы разделить их на разные сегменты, а затем использует разные способы обработки метаданных в соответствии с их полями:

    Для чисел в возрастающем или убывающем порядке. В порядке возрастания мы применяем инкрементное кодирование для представления вариаций одних метаданных предшествующим соседям. Например, «3458644» будет сжат в 3,1,1,3, -2, -2,0.Для непрерывных одинаковых символов мы используем кодировку с ограничением длины серии, чтобы показать их значения и количество повторений. Для случайных чисел с различной точностью мы преобразуем их форматы в кодировке UTF-8 без добавления единственного разделителя, а затем используем кодировщик младшего порядка для сжатия. В противном случае используйте кодировщик младшего разряда для сжатия метаданных.

    В заключение, во время этого процесса подпотоки подаются в модель динамического вероятностного прогнозирования и арифметический кодер, и они преобразуются в сжатые блоки фиксированного размера.

    Передача данных

    Основная цель — передать выходные блоки на определенную платформу облачного хранилища с аннотациями о типах, размерах и количестве блоков данных.

    Следует отметить, что разные типы кодеров могут привести к несогласованности скорости сжатия, что может привести к блокировке канала передачи данных. Таким образом, в нашей системе шаблон конвейерного фильтра предназначен для синхронизации входной и выходной скорости, например, входной поток будет заблокирован, когда скорость входящего потока выше, чем скорость выходного потока; Труба также будет заблокирована при отсутствии входящего потока.

    Хранилище на стороне облака — Создание объектно-ориентированной системы вложенных контейнеров

    GTZ создает контейнеры как отсеки для хранения, которые обеспечивают способ управления экземплярами и хранения файловых каталогов. Они организованы в виде древовидной структуры. Контейнеры могут быть вложенными для представления местоположения экземпляров: корневой контейнер представляет собой полный сжатый файл; Блок-контейнер включает в себя различные типы контейнеров подпотока, в которых хранятся определенные экземпляры. Структура гнездования представлена ​​на рис..

    Корневой контейнер представляет собой файл FASTQ и содержит N блочных контейнеров, каждый из которых включает в себя субконтейнеры метаданных, субконтейнеры базовой последовательности и субконтейнеры оценки качества. Подконтейнер метаданных вкладывает повторяющиеся блоки данных, блоки случайных данных, инкрементные блоки данных и т. Д. Подконтейнеры базовой последовательности и субконтейнеры оценки качества вкладывают 0 экземпляров блока в N экземпляров блоков. Если взять базовые последовательности в качестве примера, выходные блоки от 0 до (N-1) хранятся в контейнере блоков 0, а блоки вывода от N до (2 N-1) хранятся в контейнере 1-го блока, и так далее.

    Этот вид иерархии позволяет пользователям поддерживать структуру каталогов для управления сжатыми файлами, тем самым облегчая произвольный доступ к определенной последовательности. Здесь мы покажем, как распаковать и извлечь целевые файлы из сжатого архива: в режиме распаковки система проиндексирует номер начальной строки n (который задается пользователями через командную строку), а затем получит определенную последовательность из их соответствующие блок-контейнеры и сжимают определенные (которые также задаются пользователями) строки последовательности.

    Получение данных — получение и сохранение выходных блоков

    Платформа облачного хранилища принимает выходные блоки и описательную информацию, такую ​​как количество блоков данных, размеры блоков данных и, что наиболее важно, номер строки каждой базовой последовательности в блоках данных. Описание позволяет нам напрямую индексировать определенные последовательности по номерам строк и декодировать связанные с ними блоки, а не извлекать файл целиком. Выходные блоки хранятся в контейнерах соответствующих типов.

    Стоит отметить, что файлы, не относящиеся к FASTQ, также можно сжимать и передавать через GTZ.Кроме того, GTZ использует объектно-ориентированное программирование, оно не ограничивается взаимодействием с определенным типом платформы облачного хранения, но применимо к большинству существующих платформ облачного хранения, таким как Amazon Web Service и облако Alibaba.

    Результаты и обсуждение

    В этом разделе мы провели эксперименты на 32-ядерном экземпляре AWS R4.8xlarge с 244 ГБ памяти, чтобы оценить производительность GTZ с точки зрения степени сжатия и скорости сжатия. В ходе экспериментов следует отметить следующие моменты:

    1. Учитывая, что наш метод не содержит потерь, мы исключаем методы, допускающие потери, как аналоги.

    2. Данные NGS могут храниться в форматах FASTQ или SAM / BAM, мы учитываем только инструменты, предназначенные для файлов формата FASTQ.

    3. Будет проведено сравнение алгоритмов, не меняющих порядок входных последовательностей.

    Мы провели тесты на 8 общедоступных наборах данных FASTQ, которые загружены из архива чтения последовательности (SRA), инициированного NCBI, и веб-сайта конкурса GCTA (https://tianchi.aliyun.com/mini/challenge.htm # тренировочный профиль). Чтобы обеспечить полноту нашей оценки, мы выбрали разнородные наборы данных: размер наборов данных колеблется от 556 МБ до 202 631 МБ; были выбраны разные виды и разные типы данных, включая считывания ДНК, один набор данных РНК-seq для Homo sapiens , один набор данных метагенома и считывание 2 из NA12878 (наборы данных о конкуренции GCTA). Для охвата разного количества показателей качества в наборах данных выбираются различные методы кодирования показателей качества, такие как Sanger и Illumina 1.8+.Показатели качества логарифмически связаны с вероятностями ошибок, что приводит к большему алфавиту, чем метаданные и чтение, поэтому кодирование с небольшим количеством показателей качества обычно способствует более высокой производительности сжатия. Описание наборов данных приведено в таблице. Кроме того, для сравнения, на основе обширного обзора литературы, мы выбрали четыре современных и широко используемых алгоритма сжатия без потерь, включая DSRC2 [12] (улучшенная версия DSRC [10]), quip [4] , LW-FQZip [5], Fqzcomp [6], LFQC [15] и pigz.Среди них LW-FQZip [5], Fqzcomp [15] являются представителями справочных инструментов; DSRC2 [12] и quip [4] — методы без ссылок; pigz — универсальный инструмент для сжатия. Все экспериментальные результаты включены в Дополнительный файл 1.

    Таблица 2

    Описание 8 наборов данных FASTQ, используемых для оценки производительности

    Набор данных Виды Размер эталонного генома Кодирование Количество оценок качества152 ERR
    50
    с.aeruginosa 556 Sanger 32
    SRR935126 A. thaliana 9755 Sanger 39
    SRR489793 C. elegans 12,807 Illumina 1.8+ 38
    SRR801793 L. pneumophila 2756 Sanger 38
    SRR125858 H.sapiens 50,744 Sanger 39
    SRR5419422 РНК seq (H. sapiens) 15,095 Illumina 1.8+ 6 7
    NA12878 (чтение 2) H. sapiens 202,631 Sanger 38

    Результаты оценки

    Мы оценили эффективность сжатия с помощью различных инструментов. коэффициент, коэффициент вариации (CV) степеней сжатия, скорость сжатия, общее время сжатия и передачи в облачные хранилища.В частности, степень сжатия определяется следующим образом:

    Согласно этому определению меньшая степень сжатия представляет более эффективное сжатие с точки зрения уменьшения размера; Коэффициент вариации (CV) обозначает степень изменчивости по отношению к среднему и определяется как отношение стандартного отклонения (SD) к среднему значению (avg):

    Меньшее значение CV показывает лучшую надежность и стабильность. ; Кроме того, GTZ не только хорошо выполняет сжатие на локальных компьютерах, но также дает удовлетворительные результаты при передаче в облачные хранилища.На локальных компьютерах скорость сжатия выбирается для оценки, и ее можно просто измерить временем, используемым для сжатия (для разных инструментов, применяемых к одним и тем же данным). В последнем случае время работы алгоритмов должно быть суммой времени сжатия и передачи, а именно от начала сжатия до завершения передачи в облако.

    Степень сжатия

    Результаты оценки производительности показаны в таблице, а наилучшая степень сжатия и наименьшее значение CV выделены жирным шрифтом.Сравнительные результаты CV показаны на рис.

    Таблица 3

    Коэффициенты сжатия различных инструментов в 8 наборах данных FASTQ

    Набор данных Степень сжатия (%)
    GTZ DSRC2 QUIP 9024-Q24 QUIP свиней
    ERR233152 15,9 16,7 19 19 16,8 8 26.4
    SRR935126 18,6 19,6 17,7 20,5 17,8 9,9 30,2
    SRR489793 22,8 22,7 22,6 25,5 22,5 12,8 34,4
    SRR801793 21,4 21,9 21,1 21,2 20,8 12.3 34,1
    SRR125858 19,4 19,5 18,9 23,1 28,9 17,6 31
    SRR5419422 12,8 13,9 10,9 12,5 12 ОШИБКА 22
    ERR1137269 12,2 13,4 12,8 14,3 11.9 ОШИБКА 21,9
    NA12878 (чтение 2) 19,8 24 20,4 TLE 19,9 TLE 24,7
    в среднем 17,86 18,96 17,93 19,4 12,12 28,09
    SD 3,87 3,97 4,07 4.64 5,60 3,62 5,05
    CV 0,22 0,21 0,23 0,24 0,30 0,30 0,18

    CV для степени сжатия различных инструментов

    Обратите внимание, что в таблице некоторые поля в наборах данных NA12878 (читай 2, очень большой набор данных) заполнены словом «TLE» (превышен лимит времени, порог установлен эмпирически) установлен как 6 ч), а некоторые поля инструментов LFQC в наборах данных SRR5419422, ERR137269 заполнены «Ошибка» (не удается распаковать после сжатия, эти два набора данных представляют последовательности РНК и данные метагеномики соответственно).Эти «выбросы» представляют собой низкую устойчивость (для удобства расчета CV мы просто отфильтровываем «TLE» и «Error»). Например, LFQC [15] дает лучший результат для 5 из 8 наборов данных. Однако он получил «TLE» для трех наборов данных, что означает низкую стабильность эффективности сжатия. Кроме того, несмотря на то, что CV у pigz самый низкий, его средняя степень сжатия находится внизу. Более того, GTZ занимает второе место со средней степенью сжатия 17,86%, а CV GTZ намного ниже, чем у LFQC [15] (который имеет лучшую степень сжатия).Таким образом, GTZ не только поддерживает относительно хорошую среднюю степень сжатия, чем большинство его аналогов, но также демонстрирует лучшую стабильность и надежность при работе с различными наборами данных.

    Скорость сжатия

    Результаты испытаний скорости сжатия показаны в таблице, а лучшие результаты выделены жирным шрифтом. LFQC [15] и LW-FQZip [5] не могут сжать набор данных GCTA NA12878 (чтение 2) в течение 6 часов (21 600 с, что установлено эмпирически). В наборах данных SRR5419422 и ERR137269 сжатые файлы, созданные LFQC, не могут быть распакованы, что считается ошибкой (возможно, потому, что SRR5419422 — это набор данных РНК, а ERR137269 — набор данных метагеномики).Таблица показывает, что основанные на справочнике методы LW-FQZip [5] и LFQC [15] очень медленны для больших наборов данных, таких как NA12878 (чтение 2). DSRC2 [12], представляющий безопорные методы, работает лучше всего с точки зрения средней скорости сжатия. ГТЦ занимает второе место по времени сжатия.

    Таблица 4

    Время сжатия различных инструментов в 8 наборах данных FASTQ

    Набор данных Размер (МБ) Время сжатия (с)
    GTZ DSRC5 QUIP Fqzcomp LFQC pigz
    ERR233152 556.1 19 13 10 284 13 297 3
    SRR935126 9754,6 49 40 195 3966 191 3610 129
    SRR489793 12,807 51 49 343 4893 289 4253 122
    SRR801793 2756.2 43 28 59 1212 73 1143 22
    SRR125858 50,744,2 178 153 1044 18300 977 10,202 481
    SRR5419422 15,094,6 26 7 329 4234 267 ОШИБКА 67
    ERR1137269 56,543 117 32 806 12,018 851 ОШИБКА 213
    NA12878 (чтение 2) 202,631 820 700 9025LE 9025LE 620
    Средняя скорость (МБ / с) 267.4 648,8 49,7 2,9 49,6 33,7 176,8

    Однако нас больше всего интересует общее время сжатия и передачи. При условии, что пропускная способность передачи данных составляет 10 Гбит / с (1,25 ГБ / с в лучшем случае с настройками AWS), мы протестировали и оценили общее время работы всех инструментов, и результаты приведены в таблице. Отметим, что это очень оптимистичная оптимизация. Здесь только GTZ поддерживает загрузку данных во время сжатия, другие инструменты должны завершить сжатие перед отправкой.Мы видим, что средняя скорость сжатия и выгрузки GTZ (269,3 МБ / с) является максимальной, DSRC2 занимает второе место со средней скоростью 269,1 МБ / с. В общем, если размер входных данных очень велик, GTZ будет даже быстрее, чем DSRC2: на 7% быстрее в случае набора данных SRR125858 (набор данных 50 ГБ).

    Таблица 5

    Общее время различных инструментов на 8 наборах данных FASTQ с максимальной пропускной способностью

    9024 9025LE1
    Набор данных Размер (МБ) Время сжатия (с) + Лучшее время загрузки данных
    GTZ QUIP LW-FQZip Fqzcomp LFQC pigz
    ERR233152 556.1 19,0 13,4 10,4 284,4 13,4 297,4 3,4
    SRR935126 9754,6 49,0 48,8 202,8 3973,8 198,8 3617,8 136,8
    SRR489793 12,807 51,0 59,2 353,2 4903,2 299.2 4263,2 132,2
    SRR801793 2756,2 43,0 30,2 61,2 1214,2 75,2 11453,2 24,2
    SRR125858 50,744,2 178,0 193,6 1084,6 18,340,6 1017,6 10,242,6 521,6
    SRR5419422 15,094.6 26,0 19,1 341,1 4246,1 279,1 ОШИБКА 79,1
    ОШИБКА1137269 56,543 117,0 77,2 851,2 12,063,2 896,2 ОШИБКА 258,2
    NA12878 (чтение 2) 202 631 820,0 TLE 782,1
    Средняя скорость (МБ / с) 269,3 269,1 45,2 7,8 47,9 17,9 181,1

    Следует отметить, что время загрузки оценивается с учетом максимальной пропускной способности, хотя на практике скорость загрузки может быть намного ниже. Чтобы убедиться в этом, мы провели реальный тест загрузки с использованием относительно большого набора данных SRR125858_2.fastq (примерно половина набора данных SRR125858) размером 25 ГБ. Коэффициенты сжатия GTZ и DSRC2 в этом наборе данных совпадают. GTZ потребовалось 99 с для завершения сжатия и передачи, а для DSRC2 — 122 с. По нашим оптимистическим оценкам, быстрая загрузка занимает всего 20,3 с, тогда как на практике — около 45 с. Подробности приведены в таблице.

    Таблица 6

    Общее время использования различных инструментов в наборе данных SRR125858_2 в реальном тесте

    -DSRC2 LFQC 9284
    Метрики Сравнительные методы
    GTZ DSRC2 QUIP QUIP pigz
    Степень сжатия (%) 19.2 19,2 18,7 23,2 28,7 18 30,7
    Общее время (с) 99 122 553

    В таблице мы представляем качественную сводку производительности всех инструментов. Параметры высокий, средний и низкий показывают сравнение между различными инструментами. Степень сжатия инструмента считается высокой, если это лучший компрессор или близкий к известному лучшему алгоритму.GTZ достигает удовлетворительных результатов как по степени сжатия, так и по скорости сжатия (а также по общему времени с учетом загрузки данных) на протестированных наборах данных.

    Таблица 7

    Сводка качественных показателей

    Высокий 9025 LW-FQZip 9025 Высокая
    Алгоритм Скорость сжатия Степень сжатия
    GTZ Высокий Умеренный
    QUIP Умеренный Умеренный
    LW-FQZip Низкий Умеренный
    Fqzcomp Умеренный Низкий
    Высокая

    Скорость сжатия в различных разделах данных

    Степени сжатия GTZ в трех разделах файла FASTQ приведены в таблице.

    Таблица 8

    Степень сжатия GTZ по трем компонентам файлов FASTQ

    Набор данных Степень сжатия (%)
    Метаданные Считывает
    2,62 20,6 20,8
    SRR935126 3,29 22,2 25,3
    SRR489793 0.01 22,7 29,95
    SRR801793 3,73 23,15 31,1
    SRR125858 2,81 28254
    ERR1137269 3,23 24,05 19,35
    NA12878 (чтение 2) 7,59 20,4 27.3
    Среднее значение 2,91 22,39 23,94

    Выводы

    Резкое развитие технологии NGS поставило задачу хранения и передачи последовательностей генома. Эффективные инструменты сжатия — возможные решения этой проблемы. Поэтому в этой статье был предложен эффективный инструмент сжатия без потерь для облачных вычислений файлов FASTQ, GTZ. GTZ — победившее решение конкурса GCTA (отчеты можно найти по адресу http: // vcbeat.net / 35028.html. GTZ объединяет технологию контекстного моделирования с несколькими схемами прогнозного моделирования. Он также предоставляет возможность параллельной обработки для повышения и стабильной эффективности сжатия. Более того, он обеспечивает произвольный доступ к некоторым определенным чтениям. Благодаря блочному хранилищу пользователям разрешено только сжимать и читать некоторые части последовательностей генома без необходимости полной декомпрессии исходного файла FASTQ. Другой важной особенностью является то, что он может перекрывать передачу данных с процессом сжатия, что может значительно сократить общее необходимое время.

    Мы оценили производительность GTZ на восьми реальных наборах данных FASTQ и сравнили ее с другими современными инструментами. Экспериментальные результаты подтверждают, что GTZ хорошо работает с точки зрения как степени сжатия, так и скорости сжатия, и его производительность стабильна для разных наборов данных. GTZ удалось сжать и передать файл FASTQ размером 200 ГБ в облачные хранилища, такие как AWS и облако Alibaba, за 14 минут.

    Для будущей работы мы исследуем, как DSRC2, который демонстрирует хорошую производительность только сжатия, может быть оптимизирован для облачной среды с помощью сегментации данных и методов оптимизации, предложенных в GTZ.

    О MIT-GTZ


    Совместный проект MIT-GTZ действует в Правительстве уровень. Основное внимание уделяется разработке регулирующая институциональная среда, которая выгодно для экспортно-ориентированных секторов бизнеса. Они советуют и поддерживают монгольское правительство учреждения, а также другие соответствующие заинтересованные стороны в области промышленной и торговой политики, средства гибкого и целевого изменения система управления.

    Монголия:
    Несмотря на то, что он претерпел существенные структурные изменения, Монголии удалось стабилизировать экономики и достичь некоторого экономического роста во время переходный процесс к рыночной экономике.

    Однако отечественные рынки в Монголии слишком малы, чтобы производить достаточный и устойчивый экономический рост для значительное сокращение бедности и безработицы (основная проблема).Столь необходимое использование существующему экспортному потенциалу препятствует сокращение международная конкурентоспособность монгольской продукции, ограниченный доступ на внешний рынок и неблагоприятные институциональные рамочные условия. Хотя торговля либерализация проведена успешно, более рациональная национальная промышленность и торговля необходимо разработать политику.

    Publishing
    MIT-GTZ публикует исследования по монгольскому языку. Экономика, торговля, государственная политика и регулирование, вертикальные отрасли, а также исследования универсальных проценты по экономическому развитию и экспорту стратегии.

    GTZ
    GTZ — консалтинговая компания, полностью принадлежащая Правительство Германии. GTZ находится под федеральным Министерство экономического сотрудничества и развития (БМЗ). Их главный клиент — правительство Германии, но они также работают для других организаций, таких как США Наций, Европейской комиссии, Всемирного банка, обеспечивая зарубежная техническая экспертиза. Обеспечивает жизнеспособность, перспективные решения для политических, экономических, экологическое и социальное развитие в условиях глобализации Мир.GTZ продвигает комплексные реформы и изменения процессы, часто работающие в сложных условиях. Его корпоративная цель — улучшить людей условия жизни на устойчивой основе. В настоящее время, GTZ реализует около 2700 девелоперских проектов. и программы в более чем 130 странах. У них есть офисов в 67 из этих стран, а в 2003 г. оборот составил почти 900 миллионов евро.

    Для получения дополнительной информации посетите MIT-GTZ Веб-сайт.

    Детали для Uniroyal® Tiger Paw® GTZ All Season

    (Отправлено Джозефом в AL 14.04.2015)
    (База 2007 Scion TC)