Текст книги "Юный техник, 2012 № 08"

Автор книги: Юный техник Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 1 (всего у книги 5 страниц)

ЖУРНАЛ «ЮНЫЙ ТЕХНИК»
_{НАУКА ТЕХНИКА ФАНТАСТИКА САМОДЕЛКИ}
№ 8 август 2012

Популярный детский и юношеский журнал.

Выходит один раз в месяц.

Издается с сентября 1956 года.

ВЫСТАВКИ
Услышать, увидеть, запомнить

Недавно в Москве прошла XIV специализированная выставка CSTB 2012. По мнению устроителей, это важное событие года для специалистов в области телевещания и средств связи. В работе ее приняли участие более 450 ключевых зарубежных и российских компаний, а посетили выставку свыше 25 000 человек. Одним из них был и наш специальный корреспондент Станислав ЗИГУНЕНКО.

Пятнадцать лет ожидания

Электронные устройства становятся все изящнее. Сравнить хотя бы громоздкие мобильные телефоны 90-х годов весом в несколько килограммов с нынешними. Но уменьшение массы и габаритов – это не главное.

Современные смартфоны бьют все рекорды. В 2011 году в мире было продано 272 млн. таких аппаратов. А к 2016 году их станет на планете более 1 млрд., утверждают аналитики. Эти устройства, похоже, нередко бывают умнее своих хозяев.

Они умеют, кажется, все – набрать номер по вашей голосовой команде, выйти в Интернет, напомнить вам о текущих и срочных делах, произвести фото– и видеосъемку и тотчас передать изображение хоть на другую сторону земного шара…

Некоторые уже не имеют ни одной кнопки – их заменили сенсоры. А сами настолько прочны, что, говорят, способны уцелеть даже под колесом автомобиля.

Лично мне больше других запомнился единственный в мире сотовый телефон, питающийся от батарейки размера АА. Он создан в США совместными усилиями специалистов компаний XPAL Power, Power Skin и Energizer. Он не привлекает ни особым изяществом форм, ни богатством функций. Spare One должен пойти в ход, если сломался ваш каждодневный мобильник или сел его аккумулятор.

Все, что нужно в аварийной ситуации, – это вставить в телефон свою SIM-карту – и можно звонить.

Главное в этом устройстве – его высокая автономность. В режиме разговора Spare One готов проработать без замены батарейки 10 часов, что на практике может означать звонки в течение нескольких дней, если не недель. К тому же батарейку АА зачастую можно купить даже там, где нет никаких розеток.

А в бездействии Spare One может пролежать 15 лет.

Дело в том, что в мобильнике предусмотрен изолятор, предотвращающий утечку заряда, пока устройство лежит без дела. Так что фактически речь идет об ожидании, равном гарантийному сроку хранения самой батарейки. Цена новинки – около 50 долларов. Причем в комплект входят батарейка Energizer Ultimate Lithium и карточка Micro SIM. Во всяком случае, так дело обстоит в США, на других рынках телефон может появиться без карточки и стоить будет дешевле.

Новый телефон способен включиться после 15 лет ожидания.

Говорят, вскоре все учебники станут электронными.

Остается добавить, что Spare One оборудован встроенным фонариком. Также телефон автоматически транслирует номер соты Cell ID, благодаря чему спасатели или полиция могут определить расположение потерпевшего. А еще у Spare One есть программируемые клавиши быстрого набора. На них можно, к примеру, записать телефоны своих ближайших родственников.

Эра «умных» телевизоров

На первый взгляд, такие телевизоры напоминают огромные смартфоны, ими можно управлять без помощи дистанционного пульта. Скажем, интерактивные телеприемники Samsung понимают голосовые команды, жесты (водя руками по воздуху, можно регулировать громкость, переключать каналы и открывать ссылки) и даже могут распознавать лица; чтобы войти в свой аккаунт, не нужно придумывать логин и пароль, надо лишь показать телевизору свое лицо.

Кроме большого количества умных ТВ-устройств, выставка запомнилась еще и тем, что на ней были представлены телевизоры с еще более тонкими и яркими экранами. Так LG установил новый рекорд – самый большой в мире OLED-телеприемник ныне имеет диагональ аж 55 дюймов!

Продолжают свое наступление и устройства объемного изображения. Новый голографический дисплей от компании Microsoft, получивший название Vermeer, интересен тем, что голографическое изображение «парит» прямо в воздухе. Принцип его работы основан на эффекте оптического обмана под названием мираскоп, который с помощью двух параболических зеркал дает голографическую проекцию реального объекта, помещенного между этими зеркалами. В обычном использовании мираскоп создает только неподвижные изображения, но нет никаких причин, почему бы он не мог создавать изображения движущиеся.

Vermeer от Microsoft Research.

Все больший удельный вес среди телевизоров приобретают приемники объемного изображения больших размеров.

Специалисты из Microsoft Research установили внутри мираскопа малогабаритный проектор со сложной отражающей оптической системой, который способен воспроизвести около 3000 изображений в секунду. Это позволяет демонстрировать голографическое изображение, составленное из «картинок», проецируемых из 192 различных точек с частотой 15 кадров в секунду. Поскольку изображение формируется без всякого обмана мозга и человеческого восприятия, оно видимо под любым углом зрения и без всяких очков. Вы можете касаться его сколько угодно. И голограмма будет реагировать на ваши действия. Это реализовано с помощью системы инфракрасной подсветки и камеры, отслеживающей движения рук человека и позволяющей пользователю посредством процессора взаимодействовать с голографическими объектами.

Примерно так же подошла к решению проблемы и японская компания Burton Inc. В технологии Aerial 3D используется лазерная система. Лучи лазера, проецируемые снизу, заставляют светиться атомы кислорода и азота воздуха. В настоящее время система способна «засветить» 50 тысяч точек в секунду, чего хватает для получения частоты смены изображения на уровне 10–15 кадров в секунду. Но вскоре специалисты компании собираются увеличить частоту обновления до 25–30 кадров в секунду, что будет сопоставимо с обычным телевизионным качеством.

Любителям компьютерных видеоигр наверняка придется по нраву шлем виртуальной реальности Natalia компании Sensics. Для создания действительно трехмерного изображения в нем установлены два высококачественных OLED-дисплея с разрешением 1280x1024 точки – по одному для каждого глаза. Поэтому даже при длительном просмотре трехмерного видео или игре в трехмерные видеоигры пользователь не рискует получить сильную головную боль или утомление глаз, как это бывает при просмотре 3D со стереоскопическими очками.

Шлем Sensics Natalia позволит «с головой» окунуться в интерактивную виртуальную реальность.

Устройство содержит двухъядерный центральный процессор с тактовой частотой 1,2 ГГц, 3D-сопроцессор, графический ускоритель, 1 ГБ оперативной памяти, интерфейсы беспроводной связи Bluetooth и Wi-Fi.

Стоит добавить, что компания Sensics уже около 10 лет разрабатывает и выпускает подобные системы военного назначения, a Natalia является первой пробой компании в области потребительской электроники. Шлемы Natalia должны появиться на рынке к концу лета этого года. Их ориентировочная стоимость – около 1000 долларов.

Всемогущие фотокамеры

Профессионалы в первую очередь обратили внимание на полнокадровую зеркальную камеру Nikon D4. Это главное оружие компании против основного конкурента – камеры Canon EOS-1DX.

Компания Nikon собиралась с силами достаточно долго: предыдущая модель камеры серии D3 была выпущена почти пять лет назад. На сегодня D4 самая быстрая зеркалка Nikon (11 кадров в секунду), с фантастической чувствительностью ISO до 204 800 единиц. Появилась поддержка видеосъемки в формате Full HD (1080р) с частотой кадров 30р, 25р и 24р. Дисплей 3,2 дюйма, с автоматической регулировкой яркости. Оптический видоискатель со стеклянной призмой дает почти стопроцентное покрытие кадра. Прямо на корпусе удалось разместить Ethernet-порт для подключения к Интернету. Стоит аппарат 6000 долларов без объектива.

Линейка фотоаппаратов компании Olympus пополнилась моделью SZ-31MR iHS, относящейся к категории «суперзумов». Камера оснащена 1/2,3-дюймовой КМОП-матрицей с 16 млн. пикселов, двумя процессорами ТгиеPic V, двойной системой стабилизации изображения и объективом с 24-кратным оптическим трансфокатором (фокусное расстояние – 25 – 600 мм в 35-миллиметровом эквиваленте). Диапазон выдержек равен 4 1/1700 с; величина светочувствительности – ISO 80-6400.

Модель может вести панорамную и последовательную съемку со скоростью до 7 кадров в секунду, а также записывать видео с разрешением 1920x1080 точек со скоростью 30 кадров в секунду. Функция Multi-Recording позволяет делать статические снимки, не прерывая видеозаписи.

SZ-31MR iHS располагает 3-дюймовым экраном с поддержкой сенсорного управления, 60 Мб встроенной памяти, слотом для карт SD/SDHC/SDXC и интерфейсом HDMI. Габариты – 106x69x40 мм; вес – 226 г. Купить новинку можно за 400 долларов.

Olympus также начал продажу «внедорожного» фотоаппарата Tough TG-820 iHS. Благодаря герметичному корпусу повышенной прочности, устройство способно функционировать под водой на глубине до 10 м и при температурах до минус 10 градусов Цельсия. Фотокамере не страшны падения с двухметровой высоты и удары.

В новинке используется 1/2,3-дюймовая КМОП-матрица на 12 млн. пикселов. Объектив с 5-кратным оптическим трансфокатором имеет фокусное расстояние 28—140 мм в 35-миллиметровом эквиваленте. Для хранения кадров служат карты формата SD/SDHC/SDXC.

Модель Tough TG-820 iHS поддерживает панорамную и ЗD-съемку, а также запись видео в формате Full HD с разрешением 1920x1080 точек и скоростью 30 кадров в секунду. Предусмотрен режим последовательной съемки с частотой от 5 (максимальное разрешение) до 60 (3 млн. пикселов) кадров в секунду.

Фотоаппарат имеет систему стабилизации, процессор TruePic VI, дисплей с диагональю 3 дюйма, порт USB 2.0 и интерфейс HDMI. Габариты – 101,4x65,2x25,9 мм; вес – 206 г. Стоит Tough TG-820 iHS 300 долларов.

Аналогичные модели представили и другие ведущие компании мира. Так Pentax тоже анонсировала компактный фотоаппарат Optio WG-2 повышенной прочности, предназначенный для спортсменов и любителей активного отдыха. С ним можно нырять на глубину до 12 м.

Объектив с 5-кратным оптическим трансфокатором (фокусное расстояние – 28 – 140 мм в 35-миллиметровом эквиваленте). Предусмотрены функции распознавания лиц, улыбок, моргания и животных. А режим «цифровой микроскоп» позволяет вести съемку с расстояния в 1 см до объекта; при этом активируется кольцевая подсветка из шести светодиодов. Возможна запись видео в формате Full HD (1920x1080 точек) со скоростью 30 кадров в секунду.

Модель оборудована 3-дюймовым дисплеем, примерно 90 Мб встроенной памяти, слотом SD/SDHC/SDXC, портом USB 2.0 и интерфейсом Mini HDMI. Светочувствительность – ISO 125 – 6400; диапазон выдержек – 4–1/4000 с. Весит новинка около 200 г; габариты – 122,5x61,5x29,5 мм. Приобрести версию WG-2 GPS со встроенным приемником спутниковой системы навигации можно за 400 долларов.

Фотоаппараты (сверху вниз): Olympus SZ-31MR iHS, Olympus Tough TG-820 iHS и Pentax Optio WG-2.

А вот какую интересную новинку представила компания Swann. Компактные камеры HD РеnСаm и PenCam 4GB предназначены для проведения скрытой фото– и видеосъемки. Новинки замаскированы под шариковые авторучки, которыми при необходимости и в самом деле можно писать. В верхней части ручки размещен скрытый объектив, а внутри корпуса нашлось место для микрочипа и аккумуляторной батареи. Съемка ведется совершенно бесшумно.

Модель HD PenCam позволяет записывать видео с разрешением 1280x720 точек (720р) и делать фотографии с разрешением 1600x1200 пикселов. Для хранения материалов применяются карты MicroSD вместимостью до 16 Гб. Заряда батареи, как утверждается, хватает на 45 минут работы.

Модификация РепСаm 4GB способна записывать видео с разрешением 640x480 точек; разрешение фотоснимков – 1280x1024 пиксела. Устройство имеет 4 Гб интегрированной памяти; время автономной работы 60–90 минут. Для переноса отснятого на компьютер достаточно раскрутить ручку и подсоединить одну из ее половинок к USB-порту.

Размеры новинок – 150x15x15 мм; вес 30 г. PenCam 4GB стоит около 50 долларов; модель HD PenCam обойдется в $100, причем карта памяти в комплект не входит.

ИНФОРМАЦИЯ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПО КРОХАМ. Первый отечественный ускорительный масс-спектрометр создан в Институте ядерной физики имени Г.И. Будкера Сибирского отделения Российской академии наук. Тестовые испытания показали, что с его помощью ученые теперь смогут определять возраст геологических и археологических находок всего по нескольким миллиграммам вещества.

По словам заместителя директора института, доктора исторических наук Василия Зенина, для традиционного, достаточно распространенного в мире способа датирования по углероду С-14 обычно требуется несколько десятков грамм, а такие объекты в археологии и геологических отложениях встречаются достаточно редко.

Поэтому возраст многих находок – керамики, древних металлов, костяных остатков и т. д. – оставался неопределенным. «Теперь же для анализа достаточно микрообразцов, масса которых составляет 1–3 миллиграмма», – сказал ученый.

ОБЪЕМНЫЙ ТЕЛЕМОСТ с помощью безочковой ЗD-технологии, разработанной томской инновационной компанией «Триаксез Вижин», связал недавно Томск и Лондон. На протяжении часа участники обсуждали возможности новой технологии и перспективы ее использования в образовании, бизнесе, коммуникациях. «Видеоконференция прошла замечательно, без единого сбоя, – рассказал по окончании встречи директор компании «Триаксез Вижин» Алексей Поляков. – Картинка оказалась даже качественней, чем мы ожидали, с хорошей глубиной».

«Насколько я знаю, такое объемное телеобщение без очков было первым в истории мировой телекоммуникации», – подчеркнул он.

НАВЕСТИ СИММЕТРИЮ в электросетях обещают специалисты Национального исследовательского Иркутского государственного технического университета. Для этого они создали опытный образец уникального прибора, равномерно распределяющего напряжение в электросети.

Несимметрия распределения напряжения в сети на практике наблюдается довольно часто, отметил профессор кафедры электрических станций Александр Висящев. К примеру, у одного потребителя лампочки горят нормально, у второго – еле светятся, у третьего – перегорают.

«Мы подготовили проект многофункционального устройства с автоматическим управлением, после установки которого лампочки будут гореть нормально у всех», – сказал профессор.

СНОВА НА ЛУНУ? Роскосмос планирует объединить имеющиеся в стране наработки по освоению Луны с помощью автоматических космических аппаратов и планы пилотируемых экспедиций к спутнику Земли в единую программу, сообщил журналистам руководитель Федерального космического агентства Владимир Поповкин. По его мнению такое объединение целесообразно, поскольку необходимо «посадить оба направления на единую технологическую базу.

В. Поповкин напомнил, что в ближайшие годы государство выделяет на космонавтику рекордные суммы: 150 млрд. рублей в 2012 году, 175 млрд. руб в 2013 и 200 млрд. рублей в 2014 году, и задача наших специалистов – использовать эти средства с наибольшей эффективностью.

СОЗДАНО В РОССИИ
Куда идут шагоходы?

Ученые московского Института прикладной математики им. М. В. Келдыша РАН занимаются шагающими роботами уже не первое десятилетие. Первые шагоходы появились здесь еще в 70-е годы прошлого века.

Ну, а что сделано за прошедшие годы?

Зачем нужны «шагалки»?

Шагающие машины начали изобретать еще в XIX столетии, припоминает ведущий научный сотрудник института, доктор физико-математических наук, профессор МГУ Владимир Павловский. Более того, есть легенда, что некий «механический мужик» существовал при дворе Ивана Грозного…

Но легенды легендами, а сегодня различные модели шагоходов разрабатывают ученые ведущих стран мира, потому что уверены – за ними будущее. Дело в том, что даже сейчас около 70 % земной поверхности недоступны для колесной и даже гусеничной техники. Туда можно добраться лишь пешком или верхом на лошади.

Шагающее существо не только в состоянии пробраться через чащобу, но и в состоянии само выбирать точки контакта ноги с поверхностью, учитывать ее неровности. Поэтому не только люди и лошади, но и шагающие машины способны преодолевать пересеченную местность, довольно крутые подъемы, пробираться среди валунов и завалов…

Сколько ног нужно роботу?

На своих двоих ногах мы уверенно ходим по земле, ловко поднимаемся по лестницам и прыгаем через лужи. Зато лошадь, скачущая на четырех ногах, легко обгоняет бегущего человека. А шестиногие мухи и восьминогие пауки без видимых усилий ползают по стенам и даже по потолку.

Какое же количество ног предпочесть?

Посоветовавшись, инженеры решили сначала построить шестиногую шагающую машину. «Потому что шесть – это два раза по три, – рассудили они, – а стол на трех ножках никогда не качается. Значит, и транспортный робот должен получиться весьма устойчивым».

Нам как-то довелось видеть такую «шестиножку» в действии. Она по очереди уверенно переставляла свои ноги, не опрокидывалась даже, когда ей на пути разбрасывали кубики, заставляли преодолевать иные препятствия. Ведь ног-то у нее целых шесть!

Шагоход с погрузчиком на поле. Вверху: в Волгограде ведется разработка нового отечественного шагохода.

Однажды научившись, человек потом ходит, бегает и прыгает не задумываясь. Но это не значит, что его действия бесконтрольны. Движением нашего тела, в том числе рук и ног, управляет спинной мозг, давая возможность мозгу головному заниматься более важными делами – прежде всего, конечно, думать.

Транспортные роботы тоже нуждаются в управлении. Инженеры разработали несколько способов управления шагающими машинами.

Американские специалисты, например, однажды поручили это человеку-оператору. Пусть сидит в кабине и нажимает на рычаги и педали. Нужно шагнуть передней ногой – передвинет рычаг, задней – нажмет на педаль…

Устроили испытания. И что же? Выяснилось, что такое управление машиной очень утомительно для человека. Он гораздо меньше бы устал, если бы шел просто пешком.

Петербургские конструкторы, построившие шагающую машину ШАМА, поступили по-другому. Управление шагоходом они доверили вычислительной машине, «электронному мозгу».

Глаз телекамеры осматривал окружающее пространство и сообщал компьютеру о препятствиях на дороге.

Вычислительная машина принимала нужные решения, и транспортный робот соответственно то удлинял шаг, перебираясь через канаву, то приподнимался на «цыпочки», чтобы не задеть туловищем-корпусом большой камень, лежащий на пути.

Московские инженеры попробовали управлять движением шагохода третьим способом. У сконструированной ими в 1975 году под руководством академика Дмитрия Евгеньевича Охоцимского «шестиножки» вообще не было «электронного мозга». Его заменило более простое устройство – релейное. Не было и телеглаза; маршрут движения выбирал человек-водитель. Но ему не нужно было думать, какую ногу транспортный робот должен поставить сначала, а какую потом. «Шестиножка» делала это сама, при помощи релейной схемы. А потому управлять такой машиной оказалось не сложнее, чем обычным автомобилем.

Что делается?

У новой машины наших ученых и инженеров уже восемь ног, высотой почти в полметра каждая. Этого оказалось вполне достаточно, чтобы «шагалка» брала самые трудные препятствия, не переваливалась с ноги на ногу, не раскачивалась из стороны в сторону, а плавно шла легкой «походкой».

Экологически безопасная машина незаменима в местах, где нет дорог, там ей цены нет. В первую очередь на «северах», где под гусеницами вездеходов гибнет хрупкая растительность тундры. Как утверждают экологи, след от тяжелого грузовика в тундре отпечатывается чуть ли не на 100 лет. И если мы хотим сохранить, оставить после себя в полной красе северную природу, нужны именно такие аппараты. Робот ступает аккуратно, не повреждая почву. Его можно научить ходить даже по болотам.

Финансировало работы по созданию новой машины Министерство образования и науки в рамках программы «Разработка нетрадиционных средств передвижения». Когда дело дошло до стадии «железа», к делу подключились и специалисты Волгограда. Там над новинкой основательно поработали заведующий кафедрой теоретической механики профессор Волгоградского государственного технического университета Е. Брискин, генеральный директор ЦКБ «Титан» В. Шурыгин и его заместитель В. Серов.

Шагоход для заготовки лесоматериалов.

Что же касается электронной «начинки», то тут свою долю работы выполнили москвичи. Именно они решили множество задач по геометрии и кинематике, чтобы выработать алгоритм движения, создать соответствующее программное обеспечение для шагохода.

На каждой ноге, точнее – шагающем модуле, установлено как минимум пять сенсоров (всего их 20). Сигналы от них поступают в бортовой компьютер. Он анализирует поступающую информацию, моментально обрабатывает и задает ритм движению шагающего робота – как бы проектирует его походку.

Скоро к «ногам» добавятся еще и «руки» – ведь робот должен не только шагать, но и что-то по ходу делать.

Значит, появятся новые сенсоры и сигналы. Алгоритм управления шагающей машины еще более усложнится.

«В режиме реального времени предстоит обрабатывать от 20 до 50 сигналов несколько раз в секунду, – полагает профессор Павловский. – Тогда робот будет двигаться со скоростью в 3–5 км/ч, не задумываясь, какую ногу куда поставить…»

По сути, речь идет о создании зачатков системы искусственного интеллекта. Наличие такой системы позволит водителю просто сказать машине: «Давай-ка сейчас вправо, а метров через 500 поверни налево». И машина выполнит команду с точностью до метра.

Где нужны «шагалки»?

Насколько это сложно, говорит и такой факт. Сегодня в мире лишь несколько ведущих лабораторий – в Японии, США (НАСА) и отчасти в Германии – занимаются разработкой таких сложных систем управления.

Наши исследователи не уступают зарубежным коллегам, а в 80-х годах прошлого века даже опережали их.

И с каждым годом конструкции транспортных роботов становятся все совершеннее. Специалисты придумывают шагающие машины для геологов и полярников, лесников и тружеников сельского хозяйства. Они помогут людям доставлять грузы через топкие болота и лесные вырубки, усеянные пнями, через ледяные торосы, трещины и горные перевалы, по узким, обрывистым тропинкам. Обычные колесные или гусеничные вездеходы здесь не годятся, они безнадежно застрянут на первых же метрах пути. Иное дело – шагающие роботы. Словно лось, такой шагоход пройдет по болоту; гигантским кузнечиком перепрыгнет овраг; как заправский альпинист, взберется по крутому склону. Кроме того, ныне уже есть роботы, способные, словно пауки, взбираться по лестницам, передвигаться по стенам и потолку.

Возможно, одним понадобятся две ноги, другим – четыре, третьим – восемь… Словом, каждый раз ровно столько, сколько им нужно, чтобы хорошо выполнить порученную работу.

Управлять «шагалками» тоже будут по-разному, в зависимости от их назначения. Если потребуется, их оснастят «электронным мозгом», а может быть, будет достаточно и релейной схемы. Каким-то роботам не обойтись без водителей, другие смогут работать самостоятельно.

Многим из них найдется дело на Земле, а некоторые отправятся в дальние путешествия на борту космических кораблей-разведчиков, их следы появятся на поверхности неизведанных планет.