Помоги проекту - поделись книгой:
Корпорация RAND и политически взрывоопасные шестидесятые неразрывно связаны. Советская пресса, с одной стороны, называла RAND "мозговым центром" и "фабрикой мысли", с другой — упорно связывала её со всеми возможными теориями заговора, именуя при этом "политическим стратегическим и аналитическим центром США".
Правда, как обычно, находится где-то посередине. В свидетельстве о регистрации некоммерческого независимого предприятия RAND (от Research ANd Development), датированном 1948 годом, указывается, что компания создаётся "для того, чтобы содействовать достижению целей в области науки, образования и благотворительности, в интересах общественного благополучия и безопасности Соединённых Штатов Америки".
Как видите, в стратегических целях создаваемого специализированного научно-исследовательского центра RAND изначально были заложены обе "стороны медали". И, наряду с Нью-Йоркским институтом RAND, среди разработок которого — известнейший метод экспертного оценивания Делфи, модели долгосрочного стратегического анализа и разработки в области кабельного телевидения, RAND — это ещё и Калифорнийский центр изучения поведения СССР за рубежом, рассматривающий глобальные вопросы "советского присутствия" и сыгравший не последнюю роль в пресловутом Карибском кризисе. Но что делать? Такое уж было время.
Впрочем, оставим политические страсти прошлого историкам. В большинстве своём исследовательские разработки RAND действительно носили стратегический характер. В том смысле, что, безусловно, определяли стратегию будущего развития множества областей знаний и технологий. Понимая это, руководство корпорации и её попечительский совет не скупились на финансирование перспективных разработок.
И RAND Tablet являлся одной из них. Идея его появления была сугубо милитаристской. Она возникла в ходе практической эксплуатации SAGE (Semi-Automatic Ground Environment) — системы полуавтоматического наведения на цель самолётов-перехватчиков. Операторы SAGE взаимодействовали с модулем расчёта координат цели с помощью уникального для того времени устройства — светового пистолета (light gun), на смену которому чуть позже пришло световое перо (light pen).
Операторы военной системы SAGE решали задачу целеуказания с помощью световых пистолетов
Эти устройства непосредственного позиционирования существенно ускоряли ввод координат в расчётный модуль: операторы просто указывали нужную точку на координатной сетке дисплея, отображающего показания радарных установок. В основе их "световых мечей" лежал оптико-электрический принцип. Пистолет или перо фиксировали светящуюся точку на экране дисплея с электронно-лучевой трубкой, преобразовывали её в электрический сигнал, а затем передавали последний компьютеру для вычисления координат.
Принцип работы светового пера
Работа оператора SAGE была не из лёгких, и то то, что им приходилось всё дежурство держать руку со световым пистолетом на весу, комфорта не добавляло. Кроме этого эргономического недостатка был ещё один: рука оператора со световым устройством закрывала обзор и без того небольшого экрана контрольного дисплея SAGE. В результате пропустить цель было проще простого.
Что если предложить оператору более естественный способ работы с информацией на экране? Пусть перо как инструмент позиционирования остаётся, вот только работать оно будет не с экраном, а со специальным планшетом, позволяющим перу получить точную координату места, на которое оно указывает. Так рассуждали инженер RAND Малкольм Дэвис (Malcolm Davis) и менеджер отдела стратегических разработок Томас Эллис (Thomas Ellis).
Проведя бесчисленное множество экспериментов с самыми разными технологиями, Дэвис и Элис к 1963 году были готовы перейти от создания концепции к её реализации. Результатом их трудов стала уникальная для того времени конструкция сенсорной панели, разрешающая способность и чувствительность которой до сих пор способны дать фору современным разработкам.
Внешне предложенное Дэвисом и Элисом решение выглядело как… планшет: покрытая эпоксидной смолой рабочая поверхность десять на десять дюймов и блок управления, содержащий электронную начинку разработки, состоящую из более чем четырёхсот транзисторов и двухсот диодов. Запитывалась схема от внушительных размеров блока питания.
Внешний вид RAND Tablet
Массивный блок питания RAND Tablet
Наиболее интересная часть планшета RAND скрывалась под залитой эпоксидной смолой поверхностью. На тончайший слой (0,5 миллиметра) майлара (http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B0%D0%B9%D0%BB%D0%B0%D1%80) — полиэфирной плёнки, пришедшей на смену целлофану, — с двух сторон был нанесён тонкий (0,6 мм) слой меди, на котором и была вытравлена координатная сетка планшета. Верхняя поверхность содержала 1024 дорожки координат Х, а нижняя — 1024 дорожки координат Y. Таким образом, планшет RAND содержал миллион X-Y координат и обеспечивал беспрецедентное для того времени разрешение — 100 дорожек на дюйм.
Пример реализации координатной сетки RAND Tablet восемь на восемь дорожек
Однако более важным элементом, чем филигранная координатная сетка, были шины, к которым крепилась каждая дорожка. Именно они выполняли роль токопроводящих обкладок, которые в совокупности с майларовым диэлектриком создавали массив конденсаторов, располагавшихся по периметру рабочей поверхности планшета. Подавая в строго определённые моменты времени положительные или отрицательные импульсы к строго определённым шинам X и Y дорожек, разработчикам удалось создать координатное поле, каждая дорожка которого в каждый момент времени уникально кодировалась последовательностью, состоящей из троек положительных и отрицательных импульсов. Принимая положительный импульс за бинарную единицу, а отрицательный импульс за ноль, можно было получить закодированные подобным образом X-Y-координаты любой точки на поверхности планшета.
Пример кодирования номеров X и Y дорожек троичным кодом Грея
Кодирование X-Y линий тройками двоичных единиц и нулей было выбрано неслучайно. Такой код, называемый троичным кодом Грея, был выбран разработчиками планшета для сведения к минимуму количества ошибок в ходе преобразования аналоговых по своей природе импульсов тактирования каждой дорожки в цифровые данные, передаваемые компьютеру.
Перо планшета RAND, внешне напоминающее обычную ручку, обладало высоким импедансом и было электростатически связано с координатной сеткой планшета. Таким образом, когда перо прикасалось к поверхности планшета, на вход усиливающей схемы поступали последовательности кода Грея тех дорожек X и Y, на пересечении которых перо находилось в данный момент.
Осциллограмма положительных и отрицательных импульсов, считанных пером с поверхности планшета
Чтобы величина импульсов дорожек Y, располагающихся по отношению к перу под двумя слоями диэлектрика (майлар и эпоксидная смола поверхности), была равной импульсам дорожек X, размер и форма их шин были соответствующим образом рассчитаны и отличались от шин дорожек Х.
Работа планшета начиналась с момента замыкания контакта на кончике его пера. Сила нажатия, требуемая для такого замыкания, соответствовала нажатию кончика шариковой ручки на лист бумаги, что не вызывало у пользователя дискомфорта при работе с устройством.
Блок схема устройства управления RAND Tablet
Замыкание контакта инициировало подачу напряжения на усиливающую схему пера. С этого момента на её вход начинали поступать импульсы кодов Грея дорожек X и Y, над которыми перо находилось в данный момент. Усиленные импульсы стробировались и передавались на вход преобразователя кода Грея в бинарный код. В результате каждая дорожка X и Y кодировалась десятиразрядным бинарным числом, поступавшим в двадцатиразрядный регистр сдвига. Оттуда полученное двадцатиразрядное значение координат X-Y поступало в регистр интерфейса сопряжения с компьютером.
Но перед его использованием схема планшета проверяла наличие возможных ошибок, возникающих в ходе распознавания координат. Для этого двадцатиразрядная бинарная последовательность из регистра сдвига подавалась на вход преобразователя её обратно в код Грея. Полученные с его выхода троичные комбинации сравнивались с поступившими последовательностями импульсов с выхода усилителя пера. В случае полного совпадения схема "давала добро" на передачу координат компьютеру. В противном случае переключатель проверки корректности блокировал поступление ошибочно распознанных координат и компьютер получал предыдущее значение из регистра интерфейса сопряжения.
Принцип сопряжения RAND Tablet с компьютером
Цифровые значения координат пера поступали в видеосистему компьютера, которая отображала их на экране дисплея в виде точки. Высокоскоростной мультиплексор позволял подмешивать этот сигнал к видеоинформации, генерируемой программным обеспечением компьютера, размещая, таким образом, рисуемые точки на заданном фоне. Управляя задержкой отрисовки текущих и поступления новых координат, разработчикам удалось реализовать "электронные чернила" — последовательности точек, сливавшихся в одну линию. Благодаря этому решению с помощью планшета можно было работать с растровой графикой.
Планшет RAND широко применялся в разработках корпорации, связанных с непосредственным манипулированием графическими данными на экране дисплея. Опыт его эксплуатации показал, что пользователю требовалось совсем немного времени для того, чтобы сопоставить движение пера планшета и появление изображения отображаемых на экране линий.
Внешний вид RAND Tablet
Кроме сугубо коммерческого использования, несколько планшетов RAND были переданы в пользование университетам. Именно эти образцы и сподвигли исследователей к дальнейшему совершенствованию тач-технологии.
Нынешние ёмкостные сенсорные панели — архитектурные потомки планшета RAND. За исключением ряда нюансов, связанных с тем, что наш палец, в отличие от пера, не имеет непосредственной связи со схемой сенсорной панели, принципы получения координат поверхности у тачскрина-первопроходца и его далёких потомков являются одинаковыми.
Планшет RAND в прямом и переносном смыслах стал "пробой пера" привычных нам сенсорных технологий, открыв людям ещё один путь взаимодействия с их цифровыми помощниками. Путь, который сегодня превратился в широкую сенсорную магистраль, выложенную тачскринами миллионов наших гаджетов.
Дмитрий Вибе: Грядёт просветление?
Автор: Дмитрий Вибе
Тёмное манит и завораживает. Темнота — друг молодёжи. Нас тьмы, и тьмы, и тьмы. В кино циничные остроумные Тёмные зачастую более симпатичны, чем правильные занудные Светлые. Несмотря на многочисленные астрофизические загадки, связанные со светящимся веществом, воображение сильнее волнует тёмная материя. Разбор нестыковок с излучением кажется не более чем уточнением уже известных деталей, темнота же обещает приоткрыть дверь в новую физику.
Неудивительно, что исследованиям тёмной материи (ТМ) посвящено огромное количество статей, публикуемых в профессиональной литературе. (Кстати, по-русски, наверное, правильнее говорить "тёмное вещество", однако Гугл даёт на порядок больше ссылок по запросу "тёмная материя", что есть калька с английского "dark matter".) Как можно исследовать то, что не светится, если единственный источник информации в астрономии — электромагнитное излучение? Да так же, как и многое другое — по косвенным признакам.
Напомню вкратце суть проблемы. Основным фактором, двигающим предметы на больших масштабах, в нашей Вселенной является гравитация. Наблюдая за движением тел, можно делать выводы о гравитационном поле, в котором они движутся, и о массе, которая порождает это поле. Так вот, в целом ряде случаев гравитационное поле как будто бы есть, а источник его увидеть не удаётся. В частности, движение звёзд в галактиках и галактик в скоплениях происходит со скоростями, сильно не соответствующими распределению "светлого" вещества, которое можно наблюдать непосредственно. Отсюда и возникает предположение о наличии ещё и "тёмного" вещества, которое само не светится, но проявляет себя через гравитационное воздействие на светящиеся тела.
На существование тёмного вещества указывает несколько
Одно из них удостоилось даже пресс-релиза ESO. Кристиан Мони-Бидин из Университета Косепсьона (Чили) и его коллеги предприняли попытку определить содержание тёмного вещества в окрестностях Солнца. Если неведомая субстанция, тяготение которой заставляет быстрее двигаться периферийные звёзды, заполняет всю Галактику, логично ожидать, что она есть и где-то рядом с нами.
Правда, много её вблизи Солнца быть не должно; всё-таки существенные отклонения скоростей галактического вращения от кеплеровского начинаются гораздо дальше от центра Галактики. В окрестности же Солнца прежние оценки давали для плотности ТМ величину порядка 0.01 массы Солнца на кубический парсек — на порядок меньше, чем плотность "нормального" вещества. Эта величина, правда, отягощённая значительной погрешностью, вполне согласовывалась с моделями глобального распределения тёмного вещества по Галактике.
Мони-Бидин и его коллеги решили уточнить плотность тёмного вещества, измеряя движение звёзд на больших галактических высотах, вплоть до 4 кпс от диска. В этом случае и охват вертикального распределения тёмного вещества оказывается более полным, и кинематику звёзд проще интерпретировать, чем в диске. По итогам исследования выяснилось, что в пределах точности измерений плотность ТМ в окрестностях Солнца почти в десять раз уступает теоретическим предсказаниям, а может быть и вообще равна нулю. Иными словами, движение звёзд в локальном объёме Галактики полностью согласуется с распределением
Очень важные слова здесь — в окрестностях Солнца. Результат чилийских астрономов в целом не решает проблему тёмного вещества, а усугубляет её. Возникла такая жизненная аналогия (некорректная, как все аналогии): вы смотрите по сторонам и видите большое количество яхт и дворцов. У вас возникает подозрение, что в стране много денег, настолько много, что часть их должна оказаться и в вашем кармане. Прямое исследование кармана не подтверждает это предположение — он трагически пуст. Однако яхты и дворцы от этого никуда не делись. Так и с тёмной материей — её отсутствие в ограниченном объёме Галактики не решает проблему плоской кривой вращения. Так что кричать: "Ура-ура! Я знал, что тёмной материи не существует!" — пока рано.
Отсутствие или, по крайней мере, очень низкая плотность тёмной материи вблизи Солнца заставляет усомниться в перспективах обнаружения частиц ТМ на Земле. С другой стороны, возможный отрицательный результат этих поисков становится менее убедительным, ибо, судя по представленным результатам, не будет свидетельствовать в пользу отсутствия ТМ вообще, но лишь подтвердит её недостаток вблизи Солнца.
Вторая статья написана известным специалистом по звёздной динамике Павлом Кроупой. Она, по сути, не содержит новых результатов, а только обобщает то, что Кроупа говорил и писал на протяжении последних лет. Он выступает не только против ТМ как таковой, но и против её космологического воплощения — модели Lambda-CDM, в рамках которой сейчас объясняется происхождение структур во Вселенной. Эта модель успешна используется в объяснении различных наблюдательных данных, но наталкивается на противоречие, называемое проблемой отсутствующих спутников.
В современном варианте модель Lambda-CDM предсказывает, что крупные сгустки ТМ (гало), в которых "сидят" большие галактики, подобные Млечному Пути, должны быть окружены сотнями мелких сгустков ТМ (субгало), в которых (казалось бы) должны "сидеть" карликовые галактики-спутники. Так вот, вокруг Млечного Пути известных спутников на самом деле не сотни, а всего пара-тройка десятков. К тому же распределены они не сферически-симметрично, а в виде протяжённого блина, наклонённого к плоскости Млечного Пути.
Кроупа и его коллеги считают, что этот "диск спутников" (DoS, Disk of Satellites) возник не в момент образования Галактики, а несколько позже, в результате какого-то процесса, не связанного непосредственно с формированием структуры Галактики. Поэтому проблема отсутствующих спутников (считает Кроупа) существенно более серьёзна: карликовых галактик, предсказываемых моделью Lambda-CDM, не просто мало. Их вообще нет.
Интересно, что Кроупа постарался написать статью не в повествовательном стиле, типичном для астрономических статей, а с некоторой претензией на математическую строгость — с доказательством теоремы, гипотезами, кванторами, даже с диалогами. Однако мне показалось, что автор, весьма критически настроенный по отношению к оппонентам, сам допускает некоторую лёгкость в обращении с терминами.
Его главный тезис звучит так. Модель Lambda-CDM предсказывает, что вокруг нашей Галактики и вокруг других галактик должно быть очень много галактик-спутников. Этих спутников нет, а те, что есть, не подходят. На это ушло примерно тридцать страниц из пятидесяти: Кроупа обстоятельно доказывает, что спутники Млечного Пути и другие карликовые галактики относятся к однородному населению, которое не похоже на то, что должно было сформироваться в субгало тёмной материи. Предсказание модели не выполнено, значит, модель неверна.
Игра с терминами тут происходит такая. Модель Lambda-CDM предсказывает наличие субгало. Она, вообще говоря, не гарантирует, что в них образуются галактики. Кроупа же использует термины "субгало" и "карликовая галактика" чуть ли не как синонимы. Далее, он не различает формулировки "галактик нет" и "галактики не наблюдаются". Народ же сейчас пытается найти решение проблемы отсутствующих спутников, именно отвечая на вопросы: обязательно ли в субгало образуются галактики и, если да, то обязательно ли они обнаружимы современными средствами? Кроупа мельком упоминает эту возможность, но отбрасывает её, поскольку "нет известного механизма, который мог бы это устроить". Но "нет механизма" и "нет известного механизма" — тоже разные вещи.
Кроме того, мне кажется, что приписывание спутникам Млечного Пути какой-то иной, не космологической, природы не особенно усугубляет проблему отсутствующих спутников. Если нехватка исчисляется сотнями, не так важно, есть их пара десятков или нет вообще. Если вам нужно за что-то заплатить тысячу рублей, для вас не так уж критично, по-прежнему трагически пуст ваш карман или же в нём завалялись две десятирублёвые монетки. То есть, проблема есть, проблема очень серьёзная, но сильно хуже модели Lambda-CDM от выводов Кроупы не становится.
Как я уже писал, на существование тёмной материи указывает
Суть последней сводится к тому, что мы ошибочно экстраполируем закон всемирного тяготения, проверенный
Поделиться книгой: