Текст книги "Юный техник, 2007 № 08"

Автор книги: Юный техник Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 2 (всего у книги 5 страниц)

ВЕСТИ ИЗ ЛАБОРАТОРИЙ
Буль-буль компьютер

Вообще-то у этого необычного вычислительного прибора официальное название – пузырьковый компьютер. Идея вычислений с помощью воздушных пузырьков в жидкости кажется многим настолько несерьезной, что в обиходе даже сами разработчики называют свое детище «буль-буль» компьютером. Тем не менее, специалисты из Массачусетского технологического института ожидают от своего устройства вполне реальную пользу.

Ученые уверены: гидрокомпьютер, вычисления в котором выполняются с помощью пузырьков, которые движутся по микроканалам, проложенным внутри кремниевого кристалла, вполне реален. Дело в том, что направлением движения газового пузырька в канале довольно просто управлять с помощью других пузырьков. Когда пузырек достигает развилки, он всегда поворачивает туда, где меньше сопротивление потоку жидкости. Присутствие же самого пузырька в канале значительно увеличивает сопротивление, и, если есть возможность выбора, следующий пузырек за ним не пойдет.

Пользуясь этим и меняя форму каналов, можно изготовить различные логические вентили. Более того, маленькие пузырьки могут управлять движением больших, «усиливая сигнал» подобно транзистору. С помощью каналов можно также изготовить ячейку памяти, пузырьковые аналоги триггера, счетчика и ряд других устройств. Разработаны уже и устройства для преобразования сигнала из электрической формы в пузырьковую и обратно.

Схема пузырькового компьютера.

Создатели «буль-буль» компьютера Ману Пракаши Нейл Гершенфельд.

Логические схемы пузырькового компьютера.

Макет логической ячейки пузырькового компьютера.

Причем все это – вовсе не забава университетских чудаков, которым больше делать нечего. Оказывается, микроструйные химические лаборатории применяются в тех случаях, когда исследователям приходится работать с микроскопическими количествами очень дорогих или опасных веществ.

Ахиллесова пята подобных устройств – помпы и электромагнитные заслонки, управляемые обычным компьютером: они не очень надежны. Но теперь, возможно, ситуация изменится, полагают исследователи. По крайней мере, часть логических операций в «химическом чипе» пузырькового компьютера можно будет выполнить с помощью мигрирующих по каналам пузырьков, что сократит количество помп и заслонок, а то и позволит вовсе отказаться от них.

К сказанному остается добавить, что подобные аналоговые компьютеры, с помощью которых проводились эксперименты на ранних стадиях развития вычислительной техники, были довольно популярны в некоторых областях исследований лет тридцать тому назад.

Будем надеяться, что и «буль-буль» компьютеры, первые чипы с пузырьковой логикой для которых появятся на рынке через пару лет, тоже найдут свое применение. Например, при моделировании процессов аэрогидродинамики. Правда, скорость работы наших компьютеров не очень велика.

Рассмотреть подробности строения «буль-буль» компьютера можно только под микроскопом.

Прототип чипа пузырькового компьютера.

Н. ЯКОВЛЕВ

ГОРИЗОНТЫ НАУКИ И ТЕХНИКИ
Укрощение урагана

Снова лето, и опять метеосводки напоминают донесения с поля боя. На юге – заморозки, на севере – тропическая жара, и повсюду – нашествие ураганов, смерчей и торнадо. Что происходит? Научится ли человек справляться со стихией?

Стоит ли взрывать ураган?

Торнадо – так называют в Америке смерч – это атмосферный вихрь, возникающий в грозовой туче и распространяющийся вниз, часто до самой поверхности Земли, в виде темного облачного рукава, или хобота, диаметром в десятки и сотни метров. Скорость движения воздуха в таком вихре может превышать 1000 км/час! Как показывают расчеты, мощность даже небольшого торнадо диаметром 50 м и высотой 1 км составляет порядка 100 млн. кВт. А это, между прочим, мощность всех электростанций бывшего СССР.

Перемещаясь вместе с облаком, торнадо может причинить огромные разрушения, снося порою целые городские кварталы.

Еще мощнее ураганы. Последствия их воздействия некоторые исследователи сравнивают с атомной бомбардировкой. Быть может, поэтому академик О.Н. Крохин, работавший в 1956–1959 годах в ядерном центре на Урале, предлагает воздействовать на торнадо, ураганы и прочие подобные явления силой атомного взрыва.

Торнадо возникают как результат восходящего потока воздуха, нагретого у поверхности воды, рассуждает академик. Если допустить, что энергия собирается из цилиндрического объема диаметром 100 км и высотой 10 км, а начальная скорость ветра 15 м/сек (54 км/час), то энергия составит в тротиловом эквиваленте около 1 мегатонны.

Однако при этом сам ученый специально оговаривается, что для применения такого способа нужны особые международные договоренности – ведь испытания, а тем более применение ядерного оружия в трех средах – в воде, воздухе и на земле – запрещены. Кроме того, и это, пожалуй, главное, – пока никто не может сказать, насколько будет эффективен такой взрыв – ведь его нужно производить точно в эпицентре урагана в строго определенное время. А для этого, по меньшей мере, нужно заранее знать, где и когда ураган возникнет.

Ахиллесова пята в «глазу бури»

Сейчас исследователи знают лишь, что для возникновения вихря необходимо, во-первых, чтобы океанская вода была разогрета, по крайней мере, до +26 °C. Во-вторых, необходимо безветрие. И тогда образуется тепловой насос, работающий за счет перепада температур между поверхностью океана и верхними слоями атмосферы.

Вращение Земли закручивает смерч в спираль, внутри которой образуется «глаз» – область относительного спокойствия. Внутри такого «глаза» более холодный воздух опускается на поверхность океана, где втягивает в себя тепло и влагу, подпитывая сам себя. И как показывают наблюдения и расчеты, в течение одного дня стихия может накопить, а затем высвободить столько энергии, будто в ней заключено 400 ядерных бомб в 20 мегатонн каждая!

Конечно, бороться с таким явлением очень непросто. Однако и у урагана есть своя ахиллесова пята. Дело в том, что свою гигантскую энергию он накапливает постепенно, забирая ее, как сказано, с поверхности океана. Стало быть, ослабить силу урагана вполне можно, если во время его зарождения понизить температуру воды. Охладить океан нелегко, но можно теоретически, если, например, добавить в теплую воду холодной. Где ее взять?

В одном из экспериментов облака, сопровождающие ураган, заставили пролиться дождем, высыпав на них несколько десятков тонн сухого льда. К сожалению, эксперимент не удался. Ураган изменил направление, но не утих. В результате один человек погиб, а около 2000 семей остались без крова.

Но есть сейчас и более сильные средства, нежели обычный сухой лед. В частности, облака можно обрабатывать так называемым дирулином – реагентом, обладающим эффективностью в десятки раз большей, чем углекислота. Жаль только, что вряд ли какая страна в мире найдет 300–400 грузовых самолетов, чтобы загрузить их этим недешевым или другим химикатом, чтобы всем вместе атаковать «глаз бури». Но в любом случае даже при неудаче вреда от них будет заведомо меньше, чем от ядерных взрывов.

Инфракрасное изображение со спутника позволяет видеть изменения погоды днем и ночью.

Аппаратная спутникового центра в Суитленде, штат Мэриленд, откуда следят за передвижениями ураганов и торнадо.

Айсберг против урагана?..

Аналогичная мысль – уменьшить силу удара воздушной стихии, охладив воду, – возникла и у Моше Аламаро, руководителя лаборатории по изучению взаимодействия океана и атмосферы Массачусетского технологического института.

«Давайте на большую баржу поставим соплами вверх два десятка отработавших свой ресурс в небе турбореактивных двигателей, – предлагает он. – Направим баржу в то место океана, где, по предсказаниям метеорологов, вскоре должен пройти набирающий силу ураган. Включенные двигатели создадут своими выхлопами сильнейший восходящий поток, который заберет часть тепла с водной поверхности».

Чтобы охладить океанскую поверхность, предлагают даже экзотические способы – например, отбуксировать в нужное место… айсберг. Ледяная гора охладит воду, и ураган опять-таки не наберет мощь.

Карта погодных аномалий США.

Пылесос для города

Но почему бы тогда не обратить внимание и на работу академика М.С. Сагова, экспериментирующего с вихрями?.. Он провоцирует их образование с помощью своеобразного пылесоса, образующего относительно небольшие – метров в 15–20 высотой – смерчи-торнадо. После запуска установки, моделирующей условия возникновения смерча, вихрь затем способен существовать самостоятельно, отсасывая теплый воздух с поверхности суши или воды.

Пока академик планирует очищать таким образом атмосферу города от вредных выбросов. Но если вдуматься, такие мини-вихри, откачивая теплый воздух, могут ведь отбирать энергию и у набирающего силу смерча или торнадо. Тем более что спутниковые системы слежения позволяют фиксировать и даже прогнозировать курс движения вихрей, особенно в тех районах, где они образуются наиболее часто.

Схема установки Сагова. Теплый воздух (1) направляется на вихреобразователь (2). Чтобы сформировать из вращающихся частиц конус (3), из центра вихреобразователя воздух отсасывается (4). Когда конус обрел устойчивость, аппаратуру отключают. Устойчивый поток воздуха, захватив загрязнения, проходит через систему очистки.

Виктор ЧЕТВЕРГОВ

ВНИМАНИЕ, КОНКУРС!

Какие еще способы укрощения стихии можете предложить вы? Пишите. Лучшие проекты мы опубликуем на страницах журнала и передадим специалистам Научно-аналитического центра МЧС.

Ответы присылайте по адресу: 127015, Москва, ул. Новодмитровская, д. 5а, редакция журнала «Юный техник». На конверте сделайте пометку: «Конкурс «Ураган».

У СОРОКИ НА ХВОСТЕ

НЕДОЛГОВЕЧНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ ПАМЯТЬ. Ученые-архивисты объявили 90-е годы XX века «черной дырой», поглотившей огромное количество информации. Дело в том, что ныне обнаружилось: дискеты и цифровые диски приходят в негодность уже через 20 лет. И мы уже никогда не узнаем содержание первого электронного письма, хотя в историю вошли слова первой телеграммы Сэмюэла Морзе, переданной им еще в позапрошлом веке, и содержание первого разговора по телефону, изобретенному Александером Беллом.

Письма еще более ранних веков до сих пор бережно хранят мысли и слова некогда живших людей, рассказывают нам об их жизни. А вот современная электронная переписка стремительно теряется. Так что теперь эксперты говорят о срочной необходимости заняться переводом важнейших цифровых материалов на бумагу. Например, члены организации «Коалиция цифрового хранения», которые еще недавно призывали правительства заняться созданием цифровых архивов, теперь предлагают дублировать самые важные документы на бумаге. Ведь она не только «все стерпит», но и сохранит написанное на тысячелетия.

Еще одна проблема состоит в том, что носители информации и способы ее воспроизведения стремительно устаревают; так что требуется постоянно переводить содержащиеся в цифровом виде архивные данные в новые форматы. Иначе в будущем может возникнуть ситуация, когда под рукой не окажется ни одного аппарата, который мог бы воспроизвести «старинный» лазерный диск.

Следом за важнейшими электронными документами, которые теперь будут дублироваться в печатных текстах, видимо, придется переводить на виниловые пластинки и записи, сделанные на современных цифровых дисках.

РУБАШКА ДЛЯ ЖАРЫ. Специально для сотрудников закрытых помещений, страдающих от зноя жарким летом, в Японии разработана рубашка с гипервентиляцией. Два орошающих пропеллера «вживлены» в ткань рубашки ниже линии пояса. Питание их осуществляется от стандартных батареек или через провод, подключающийся к ноутбуку либо в автомобильный «прикуриватель».

ТЕОРИИ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ПОДВЛАСТНЫ ДАЖЕ КОМПЬЮТЕРЫ. К такому выводу пришел сотрудник национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли (США) Жан-Люк Вей. Проводя эксперименты с электронами и другими частицами на ускорителе, он пришел к выводу, что на них тоже распространяются законы теории относительности Эйнштейна. В частности, при изменении скорости движения меняется их масса. А поскольку именно электроны являются носителями информации в современных компьютерах, то, вероятно, необходимо учитывать фактор относительности при особо громоздких вычислениях, проводимых в суперкомпьютерах, обладающих высокими скоростями счета, полагает Вей. Иначе точность расчетов ухудшается.

РАССКАЖИТЕ, ОЧЕНЬ ИНТЕРЕСНО…
История «липучки»

Застежку «молния», как известно, в 1893 году изобрел Уиткомб Джадсон. А кто, интересно, придумал застежку типа «липучка»?

Наташа Свешникова,

г. Иваново

Историю «липучки» можно отсчитывать с 1947 года, когда после охоты обедневший французский аристократ Жорж де Местраль (см. фото), выдирал репьи из шерсти своего пойнтера. Видимо, тогда задумался, нельзя ли вред обратить на пользу. Однако скоро только сказки сказываются. Долгих семь лет потратил де Местраль на совершенствование своей идеи и на поиски денег для претворения ее в жизнь. Никто не хотел тратиться на «никчемную» затею. Заинтересовался ею только один человек – ткач, который на ручном станке сделал две хлопчатобумажные ленты: одну с крючками, другую с петлями. Однако сцепление между ними оказалось слишком слабым: петли из обычных ниток крючки рвали при разъединении застежки.

И тогда де Местраль вспомнил об изобретенном в 1938 году нейлоне. Его нити обладали удивительной прочностью, однако лишь через пять лет экспериментов по обработке нейлона паром, горячим воздухом, ультразвуком и т. д. выяснилось, что нейлоновые петли получаются наиболее прочными и упругими, если прошивать их под инфракрасными лучами. Затем для крепления петель к основе понадобился особый клей, который де Местраль научился делать в Лондоне. Наконец в 1954 году технология производства «липучки» была наполовину готова. Осталось придумать машину, которая делает ленту с крючками.

Изобретатель спешил закончить работу, работал днем и ночью, пока наконец не догадался, как это можно осуществить на практике. Мысль оказалась весьма проста: сначала вместо крючков надо обычной вязальной машиной типа той, что делает махровые полотенца, делать на ткани толстые петли. А потом слегка «постричь» их машинкой – такой же, как та, которой стригут волосы.

Дальнейшая история «липучки» – это уже история внедрения патента в производство и на рынок.

Изобретатель сначала думал, что его детище вытеснит застежки-молнии. Однако оба вида застежки прекрасно ужились вместе. И те и другие используют по большей части космонавты, альпинисты, спортсмены, врачи, военные. То есть в снаряжении, которое применяется чаще всего в экстремальных условиях. Недаром «липучка» родилась на охоте.

Так выглядит «липучка» под микроскопом.

СЕКРЕТЫ НАШИХ УДОБСТВ
Персональный доносчик

Слышал по радио, что эксперты ЦРУ сознались в существовании спецпрограммы, позволяющей включить на «прослушку» любой мобильник. И тогда он, без ведома хозяина, начинает транслировать по указанному адресу все, что говорят вокруг. Неужели это правда? Какими еще тайными способностями обладают наши мобильники?

Андрей Соколов,

Санкт-Петербург

Внимание, за вами следят!..

Когда по телевидению в очередной раз покажут новый вариант «Казино «Рояль» с Дэниэлом Крейгом в главной роли, обратите внимание на такой факт. Если в старых кинолентах зрителей удивляли автомобилями, автожирами, реактивными мини-самолетами и часами с лазером, то ныне одним из главных «героев» фильма стал… мобильник. С его помощью агент 007 творит чудеса – проникает повсюду и узнает все, что ему нужно.

Такой акцент не случаен. Все громкие преступления последнего времени расследуются при помощи биллинга – системы, отслеживающей звонки с мобильных телефонов, утверждают эксперты. По их мнению, с помощью электронной слежки сегодня можно раскрыть практически любое злодеяние.

Дело в том, что современный человек, сам о том не ведая, повсюду оставляет следы своего пребывания. И речь идет не только об отпечатках обуви или пальцев, на которые уповали криминалисты в XX веке. В нынешнем столетии практически все мы едва ли не ежеминутно оставляем электронные следы, когда звоним с мобильного телефона, входим в Интернет или вставляем магнитный билет в турникет метро… И следы эти могут быть обнаружены с помощью современных технических средств.

Но мы с вами не преступники. Так зачем же за нами следить? Оказывается, и нам с вами мобильный телефон предоставляет как определенные неудобства, так и несомненные преимущества.

Абонент под «колпаком»

Сотовый телефон – одно из величайших изобретений XX века, у истоков которого, кстати, стояли и наши соотечественники. Мобильник подарил человеку свободу общения во время движения. Но в то же время мобильник является и радиомаяком, позволяющим отслеживать любые перемещения абонента в пространстве. Ведь территория, покрываемая мобильной связью, поделена на соты, оборудованные ретрансляторами. Все вышки имеют четкие координаты и по первому же требованию выдают своим владельцам информацию о том, находится ли тот или иной абонент в зоне их действия.

Одновременно обозначается и направление, где находится звонящий относительно вышки, а также мощность пришедшего сигнала. А по нему, в свою очередь, можно определить дальность до мобильника, а также где находился абонент в момент разговора – на улице, в машине или в здании.

Оперативникам такая система намного облегчает слежку за подозреваемыми. Но эта же система может быть использована и для других целей. Например, информацию, снимаемую с мобильных телефонов, теперь начали использовать частные детективы. По заказу клиента они могут проследить перемещения в течение дня (или ночи) его супруги, а затем выдать подробный отчет, где и в какое время она была и с кем разговаривала. Эти данные потом могут стать основой, например, бракоразводного процесса.

Еще одно применение мобильника – он может послужить палочкой-выручалочкой для заблудившегося туриста. Представьте себе, вы потеряли ориентацию в большом городе и теперь понятия не имеете, в какой стороне искать ваш отель. Тогда можно набрать особый номер, и специальная служба отследит по системе GPS ваше местонахождение и пришлет СМС-сообщение с указанием, как вам выбраться. Такую службу намерены внедрить организаторы ближайших Олимпийских игр в Китае.

Своеобразный GPS-компас собираются встраивать в мобильники на своей территории и японцы. Их примеру обещают последовать американцы, а затем, видимо, такая система будет внедрена и на территории Объединенной Европы.

Пока для внедрения у многих компаний не хватает операторов, говорит Кеннет Далэни, аналитик, изучающий индустрию беспроводной связи в исследовательской организации Gartner GroПо его словам, хотя некоторые из них и предлагают телефоны с программным обеспечением для ориентирования, клиенты пока не спешат ею воспользоваться отчасти из-за отсутствия привычки, отчасти из-за ограниченных возможностей самой системы.

Защита все же есть

Так что сценаристы очередной серии похождений Джеймса Бонда, похоже, все же несколько преувеличили возможности современной сотовой связи. Однако не будем забывать, что, кроме связи обычной, существует еще и специальная. О ее же возможностях остается только догадываться.

Впрочем, как это часто бывает, современные технические средства используют не только сыщики, спецагенты, но и те, кем они интересуются. Например, правоохранительные органы многих стран уже располагают данными о том, что система биллинга используется злоумышленниками при подготовке серьезных преступлений – взрывов, похищений или крупных ограблений. Причем, как правило, в этих операциях принимают участие и бывшие сотрудники спецслужб, имеющие навыки оперативно-разыскной работы. Так что, если вы не хотите, чтобы ваш мобильник был одновременно и доносчиком, выбросьте его и никогда больше им не пользуйтесь.

Интересно, однако, сколько человек последуют этому совету?

Публикацию по материалам

Специализированной международной выставки CSTB-2007

подготовил А. ПЕТРОВ

Кстати…

СЛЕЖКА НАЧАЛАСЬ…

Отслеживать перемещение детей по городу с помощью мобильных телефонов предлагают родителям компании мобильной связи.

Для поиска ребенка достаточно включить компьютер и на сайте компании ввести свой пароль. На экране монитора появится схема городских улиц с отметкой, обозначающей местонахождение телефона. Вместо схемы улиц можно воспользоваться и спутниковыми фотографиями нужного района. Причем по желанию их можно увеличить настолько, что удастся рассмотреть отдельные дома.

А американские компания «Дисней мобайл» предлагает в комплекте сразу два варианта. Поиск можно вести как с компьютера через сайт компании, так и прямо через имеющийся у родителя телефон, на экран которого после запроса будет с точностью в 20 метров выведен адрес нахождения разыскиваемого носителя другого аппарата и карта прилегающих к этой точке улиц.