OPRÓCZ PROGRAMÓW NADZORCZYCH

Picture Number : T280/196 Title : Robotic imitation Caption : Robotic imitation. Robotic hand imitating the position of a human hand. This robotic hand has been built by Graaltech, a company founded by researchers from the University of Genoa, Italy, to develop robot applications. One of the aims of robotics is to build robots that can carry out an action like this, which requires the robot to see the human hand, and move its hand to imitate the shape it sees. This image of pointing hands is similar to that seen in Michelangelo's painting The Creation of Adam (in the Sistine Chapel, Rome, Italy) where two pointing hands meeting signify the biblical story of the creation of Adam by God. This image could symbolise humans creating robots. Credit : PASQUALE SORRENTINO/SCIENCE PHOTO LIBRARY

Oprócz programów nadzorczych i operacyjnych istnieje jeszcze trze­ci rodzaj programów, potrzebnych do uruchomienia systemu. Są to programy tzw. „pierwszego włączenia”, pomocnicze programy testowe, programy stymulujące urządzenia końcowe i inne jeszcze wszystkie razem zwane „programami pomocniczymi”. Trzeba tu zaznaczyć, że podział na  różne kategorie nie jest ściśle ustalony i że klasyfikacja ta zależy w dużym stopniu od producenta EACT danego systemu.Czytelnik przypomina sobie, że elementy elektroniczne okazały się niezadowalające dla tworzenia dróg rozmównych przenoszących sy­gnały analogowe, takie jakie wychodzą wprost z mikrofonu. Właśnie dlatego zdecydowano się na rozwiązanie kompromisowe, jakim jestw centralach quasi-e1ektronicznych zastosowanie elektromechanicz­nych elementów przełączających.

SFORMUŁOWAĆ PROBLEM

DSCF1080

Najpierw trzeba sformułować problem, który EACT ma wykonać (przykładowo „nadzorowanie aktualnego stanu linii”), i opracować sposób rozwiąza­nia tego problemu, zwany „algorytmem”. Na tej podstawie rysuje się tak zwaną sieć działań, która jest graficzną postacią algorytmu i która wyróżnia poszczególne czynności centrali podczas wykonywania da­nego zadania. Następnym etapem jest kodowanie, to znaczy „przetłu­maczenie” czynności ujętych siecią działań na ciąg instrukcji ułożony we właściwej kolejności. Przed nadaniem programowi ostatecznej po­staci należy go jeszcze przetestować, to znaczy sprawdzić, czy rzeczy­wiście spełnia on nakreślone założenia (może nie spełniać, jeśli na którymkolwiek bądź z poprzednich etapów popełniono jakieś błędy). Po ewentualnym skorygowaniu zauważonych niedociągnięć program może już być zmagazynowany w pamięci.

CZYM JEST PROGRAM?

images (1)

Elektronika dała konstruktorom coś więcej aniżeli przyspieszenie szybkości działania: pozwoliła mianowicie (podobnie jak to się dzieje w komputerze) na uzależnienie działania urządzenia od wpisanego w jego pamięć programu.Czymże jest program? W mowie potocznej używa się tego słowa w takich zwrotach, jak „program badań naukowych”, „program zajęć szkolnych”, ktoś może mieć „w programie” pójście do kina albo upo­rządkowanie szuflad w biurku. Można więc powiedzieć, że w mowie potocznej program znaczy tyle, co jakiś spis czynności lub przedsię­wzięć przewidzianych do wykonania.W technice, w szczególności w elektronicznej technice obliczenio­wej, słowo „program” ma znaczenie co prawda zbliżone, ale bardziej sprecyzowane. Rozumie się przez nie ciąg ułożonych w określonej kolejności instrukcji, które musi wykonać komputer, aby zrealizować określone działanie. Są to pewne informacje o charakterze stałym, na podstawie których EACT — wyspecjalizowany komputer — odpowied­nio reaguje na informacje zmieniające się, dopływające nieustannie „ze świata zewnętrznego”.

DUŻE MOŻLIWOŚCI

images (2)

Wkrótce jednak sytuacja radykalnie się zmieniła. Z jednej strony wpro­wadzono dalsze udoskonalenia elektromechanicznych elementów prze­łączających, z drugiej okazało się, że — pomińmy tu szczegóły — nie da się zastąpić przekaźników lampami i tranzystorami. Można je nato­miast wykorzystać do układów sterowania, tzn. do tych fragmentów centrali, które jedynie wyszukują drogi połączeniowe poprzez centralę, ale same w zrealizowanym połączeniu nie biorą udziału; dzięki temu mogą się zająć zestawianiem następnego połączenia nie czekając na zakończenie danej rozmowy. (Tego rodzaju rozdział funkcji nie istniał w dawnych elektromechanicznych centralach bezrejestrówych, w któ­rych fragmenty urządzeń zestawiające połączenie jednocześnie je two­rzyły.) Szybkość działania elementów elektronicznych rokowała tu duże możliwości.

DLA PRZYKŁADU

images (3)

Jeśli dla przykładu chcemy zapisać liczbę 3473, to rozbijamy ją w sposób następujący: 3 * 1000 + 4><100 + 7×10 + 3. Matematyk, wyrażając to zdanie w liczbach będących całkowitą potęgą dziesięciu, zapisałby ją w sposób następujący:3-103+4-102+7-101 +3*10°(3-10° = 3, ponieważ każda liczba z wyjątkiem zera podniesiona do potęgi zerowej równa się jedności).Przyjęło się oczywiście, że dla uproszczenia zapisu notujemy jedynie wartości współczynników przy poszczególnych potęgach liczby dzie­sięć, rozmieszczając je z lewej ku prawej stosownie do zmniejszających się potęg. Tam gdzie brak jest jakiejś potęgi, piszemy współczynnik 168 „zero”. W systemie dwójkowym zamiast dziesięciu cyfr czy też symboli są tylko dwa: 1 i 0. Liczba zaś zapisywana jest za pomocą całkowitych po­tęg liczby 2. „2” nie może już być wyrażone przez symbol dwójki w zna­kach arabskich, lecz przez sumę: zero jedności plus jedna dwójka.

KAŻDY DŹWIĘK

images

Jeśli następnie do takie­go obwodu lub wzmacniacza doprowadzić sygnał będący kombinacją sinusoidalnych sygnałów różnych częstotliwości, to w tym zakresie, w jakim układ ten zachowuje się liniowo również sygnał wyjściowy będzie kombinacją sygnałów sinusoidalnych o tych samych częstotli­wościach. Dlatego rozważanie, jak się zachowa nawet złożony sygnał, można sprowadzić do badania zachowania się każdej jego sinusoidal­nej składowej. Każdy dźwięk, również i ludzki głos, jest drganiami, które można roz­łożyć na „czynniki pierwsze”, czyli na częstotliwość podstawową i na częstotliwości wyższe, zwane harmonicznymi. Trzeba tu przypomnieć, że ludzkie ucho jest wrażliwe na ograniczony zakres częstotliwości dźwię­ku.

WYTWARZANE FALE RADIOWE

pobrane (1)

Wytwarzamy więc fale radiowe o częstotliwości ta­kiej, aby fotony powodowały przeskok najliczniejszych i najbiedniej­szych energetycznie atomów z poziomu 1 od razu do poziomu 3. Na tym jednak poziomie atomy nie utrzymują się długo: tracą część energii i opadają do poziomu 2. O to właśnie chodzi. Teraz bowiem fotony sygnału użytecznego bombardując znajdujące się już w pewnym nad­miarze wzbogacone w energię atomy powodują ich ponowny przeskok do poziomu 1 — przeskok połączony już z wydzieleniem dodatkowego fotonu, a więc ze wzmocnieniem. To właśnie zjawisko określane jest mianem emisji wymuszonejl Uwolniony foton o dokładnie tej samej wielkości, co i wybijający, wybija foton z następnego atomu.

ENERGIA FOTONU

pobrane

Energia fotonu promieniowania radiowego zależna jest od częstotliwości tego promieniowania, różnica zaś energii pomiędzy po­ziomami zależy od natężenia pola magnetycznego, w którym umiesz­czony jest rubin. Zmieniając natężenie pola można spowodować niejako dostrojenie atomu chromu do częstotliwości fali, którą trzeba wzmocnić. Fotony uderzające w atomy chromu będą powodować albo przeskok na niższy poziom, czemu towarzyszy wydzielanie się energii w postaci dodatkowego fotonu (i to właśnie jest wzmacnianie), albo też na wyższy poziom, co powoduje pochłonięcie fotonu i osłabienie sygnału.Oczywiście korzystniejsze jest, gdy jest jak najwięcej atomów bo­gatych w energię, gdyż tylko wówczas kosztem jej nadmiaru maser może wzmacniać sygnały.

ZNANE Z LEKCJI FIZYKI

vatican1

Jedno z nich to znane z lekcji fizyki, książek i artykułów technicznych promieniowa­nie o charakterze ciągłym, nieprzerwanym, wyobrażane na wykresach jako sinusoida. Drugie, charakterystyczne właśnie dla atomów rubidu, to strumień „pocisków energetycznych” — fotonów. Te właśnie foto­ny, uderzając w atom chromu, mogą zmusić jego nieskompensowane magnesiki do zmiany kierunku, czyli spowodować przejście atomu z jed­nego .stanu energetycznego do drugiego. Mogą to zrobić, ale pod warunkiem, że energia fotonu będzie odpo­wiadać różnicy energii pomiędzy jakimiś dwoma poziomami energe­tycznymi.