От проекта на леонардо да винчи до съвременните вертолети гиганти

Много хора смятат, че вертолетът е по-малък брат на самолета. Наистина вертолетите започнаха да навлизат масово в живота на човечеството преди около няколко десетилетия, докато самолетите активно участвуват в Първата световна война и още тогава бяха достигнали определена степенна съвършенство. Но първите идеи за създаване на летателни апарати,по-тежки от въздуха, първите практически разработени проекти и построени модели на такива апарати се отнасят не към самолетите, а към вертолетите. В края на XIX век е публикуван намереният в миланската библиотека ръкопис на Леонардо да Винчи с рисунка на първия вертолет,датиращи от 1475 година.
Творецът на „Тайната вечеря“ и „Мона Лиза“ освен великите си картини е оставил на човечеството ръкописи в най-различни други области на знанието — физика, химия, астрономия, алгебра, философия, ботаника,архитектура, механика, хидравлика, военно изкуство… Обаче нищо него е увличало така страстно, както механиката, която той наричал„райска наука“. За съжаление, до нас са достигнали малка част от неговите ръкописи и чертежи в тази област. Освен това от тях не всичко може да бъде разбрано, защото Леонардо да Винчи умишлено е използвал в записките си съкращения и условни наименования, за да запази тайната на своите изобретения.
Голям интерес от техническо и научно гледище представляват трудовете мув областта на летенето. В продължение на около 30 години той изучава полета на птиците и резултатите от своите наблюдения излага в обширен трактат. Леонардо да Винчи описва три вида полети на птиците, обяснява научно всеки от тях, подкрепя изложението си с рисунки. Пристъпва и към конструиране на орнитоптер — летателен апарат, по-тежък от въздуха, с движещи се крила като у птиците. В неговия проект крилата са подобни на при лена и се привеждат в движение с ръце и крака. Няма данни дали този. проект е осъществен на практика.
През 1475 година Леонардо да Винчи изработва проекта си за хеликоптери, както споменава в записките си, успял да го издигне във въздуха, без обаче да споменава как е привеждал в движение витлото.


Рисунка на първия вертолет (1475 г.)

Един век след това историята отбелязва опитите на някой си архитект Ридоти от град Лука, който извършил няколко полета с крила, направени от птичи пера, но си счупил крака и прекъснал дейността си в такава опасна област.
Английският учен Хук построява през 1660 година механически летателен апарат, който, според „Енциклопедия“ на Дидро, имал крила, прикрепвани към ръцете и краката.

Хвъркат кон с „колела отвътре“

Историческата съдба ни е лишила от български представители в световната наука по онова време, но народните приказки изразяват ярко непрекъснатия стремеж на българина към творчество, изобретателност и напредък. Така например в една от тях се разказва за необикновен дървен кон. В решителния момент на действие то героят се качва върху него,завъртва някакви колела „отвътре“ и конят хвръква.
Този приказен хвъркат кон с „колела отвътре“ е далечен роднина на съвременния вертолет, тъй като е излитал направо от царския сарай.
Освен приказките съществуват и достоверни сведения за „хвърчащи“българи от времето около Освобождението, Селянин от великотърновското село Хотница направил опит да полети от висок бряст със само ръчно направени крила, което струвало живота на самобитния изобретател. През онези години искал да „фърчи“ и Йорги Събев от село Маломир, Елховско, но неговият полет завършил само с уплаха, леки контузии и с прикаченото му до края на живота прозвище „Фъркатия“.
През 1879 година в Русе идва унгарският инженер Франц Хакер. Той имал хоби да строи от дърво малки модели на летателни апарати със замисъл да ги осъществи след това в по-големи размери. Пред русенци и руски офицери, които живеят по това време в града, Хакер извършва демонстрации се моделите си. Интересът е голям и две години след това той извършва подобни опити и край София. Според уверения на негови близки, моделът, показан в Княжево, сам се държал във въздуха.Конструкцията му като цяло остава неизвестна, но от частични сведения:можем да съдим, че вероятно става дума за орнитоптер или някакво подобие на вертолет. Внезапната смърт на унгарския изобретател през1881 година осуетява опитите му да премине от модели към реални конструкции.
След първите издигания с балон на Пловдивското изложение през 1892година интересът към полетите у нас нараства още повече, коетопредизвиква и изобретателски и конструкторски прояви.
Но нека, без да изпреварваме събитията, да се спрем накратко из най-важните моменти от историята на вертолета.

Първият модел на вертолет в света

Архивни документи потвърждават, че през 1754 година гениалният руски учен М. В. Ломоносов не само изказва идеята за създаване на вертолет,но и построява първия модел в света на такъв апарат. Часовникова пружина привежда в движение две витла (изглежда, че моделът е изпълнен като вертолет със съосна схема, за която ще стане дума по-късно). В отчета си за 1754 година Ломоносов пише, че целта на тази работа е да създаде машина, която „сама да може да вдигне нагоре малък термометър,за да се узнае каква е температурата във височината“. Той извършва много експерименти с модела на вертолета: изменя диаметъра на носещите витла, увеличава разстоянието между тях, измерва тягата им и т.н.
Значително по-късно французите Пауктон (1768 г.), сетне Лонуа и Биенвеню (1784 г.) осъществяват летящи модели на вертолети от най-прост тип.
За създаване на вертолет работят още много руски учени и изобретатели. Така например Александър Лодигин разработва проект


Аеродинамичната машинка на Ломоносов

на оригинален летателен апарат, наречен от него електролет. Това е вертолет с електрически двигател. По своята схема електролетът представлява вертикален цилиндър, завършващ с конус отгоре и полусфера от долу. Над конуса било поставено двулопатно носещо витло с механизъм,който позволявал да се изменя ъгълът на поставяне на лопатите за регулиране на тягата. Размерът на всяка лопата бил 10 х 1,2 м. Второ витло, също дву лопатно, е разположено в долната част на тялото и служело за управление на апарата.
Витлата и механизмите трябвало да бъдат привеждани в движение от електродвигател с мощност 300 к. с, захранван по проводник от акумулатори, които се намират на земята. Електролетът бил проектиран като военен апарат за водене на въздушно разузнаване, стрелба и даже бомбопускане. Височината на полета трябвало да се променя в зависимост от ъгъла на поставяне на лопатите. Полетно тегло на машината – 500 пуда(8200 кг). Основен материал — желязо.
Проектът бил разгледан в Главното инженерно управление на царска Русияпрез 1869—1870 г. На Лодигин отказват поддръжка и той заминава заФранция, където намира съмишленици, получава средства и пристъпва къмпострояване на апарата, но поради войната между Франция и Прусияработата е спряна. Четиридесет години по-късно Лодигин отново се обръщакъм руското правителство и предлага проект за летателен апарат нареченцикложир, но и този проект не бил осъществен.
Правителството отказва помощ и на знаменития металург Дмитрий Чернов,който освен с металознание се занимава и с теоретични изследвания по създаването на вертолет.
През 1870—1871 година академик М. А. Рикачев предприема специални изследвания на въздушните витла. Той проектира и построява специален прибор, чрез който успява да измери тягата на витлото в зависимост от неговия диаметър, броя на лопатите, тяхната форма и някои други параметри.
Въпреки отрицателното отношение на царското, правителство към тези проблеми в Русия продължават изследванията в областта на вертолетостроенето. Упорито се търси път за създаване на реален летящ вертолет. В края на XIX и началото на нашия век са предложени голям брой разнообразни проекти и са построени няколко типа вертолети.
През 1879 година Огнеслав Костович работи в Русия, демонстрира свои летящи модели на вертолет, самолет и орнитоптер, а две години след това пристъпва към изработване на самолет в естествена големина.
Руският изобретател Павел Кузмински представя през май 1884 година проект на летателен апарат под название „Русолет“ с две спирални вертикални витла „русоиди“, или, както той ги нарича още, „русоидални витла“. Според достигналите до нас схеми, това представлява двувитлов вертолет.
През 1891 година изобретателят Гроховски създава проект за летателенапарат с две носещи витла за излитане и висене във въздуха, които трябвало да се въртят на различни посоки от електромотор.

Русолет През 1894 година чехът Яролимек формулира така наречения принцип на разчленението (демултипликацията), според който хеликоптер може да се построи чрез използуване на множество малки, но бързо въртящи се витла,и твърди, че 150 малки двулопатни витла, задвижвани от двигател с мощност 4,5 к. с, са достатъчни да издигнат един човек във въздуха.Периферната скорост на въртене на витлата трябвало да бъде 78 м/сек, а теглото на целия витлолет — 170 кг. Този проект не бил осъществен поради голямата си сложност, но по-късно някои авиоконструктори възприемат отделни елементи от интересното техническо решение на Яролимек.
През 1905 година майсторът от Сестрорецкия завод В. Коновалов предлага свой проект за двувитлов вертолет с два бензинови двигателя. Интересен проект за вертолет предлага през 1903 година руският инженер А. Яблонов, а през 1907 година военният инженер К. Антонов не самопредлага проекта, но три години след това успява да построи вертолет.Приблизително по-същото време в Русия са построени още три подобни вертолета.

Китай може да има ядрено гориво за 3000 години напред

Chinese construction workers build Fangjiashan Nuclear Power Plant, the expansion project of Qinshan Nuclear Power Plant Phase One in Haiyan county, Jiaxing city, east Chinas Zhejiang province, 31 October 2008. China now has 11 nuclear power reactors in operation. Among them, three use domestic technologies, two are equipped with Russian technology and four with French technologies, and two are Canadian designed. All the 11 reactors employ second-generation nuclear power technologies. Earlier in September, SNPTC (State Nuclear Power Technology Corporation) announced the countrys plan to begin construction of the worlds first nuclear plant using the AP1000 technologies, a type of third generation nuclear power reactor introduced by Americas Westinghouse company, at Sanmen Nuclear Power Project in Zhejiang province in March 2009. China planned to have 40-million-kilowatt installed capacity of nuclear power by 2020, accounting for 4 percent of the total power capacity. However, the current installed capacity of nuclear power is only about eight million kilowatts.

Според съобщения в международните медии и по Китайската държавна телевизия CCTV, китайски учени са изработили технология за регенериране на ядрено гориво, имаща потенциал за революционен скок във без въглеродната енергетика с мащабни икономически последици.

Откритието би позволило да се увеличи многократно количеството произведенa енергия, като материали от отработеното гориво могат да се преработват в ново. След екологичния волунтаризъм на 90-те, няколко страни от ЕС, Русия, Индия и Япония явно заложиха отново на ядрената енергетика и започнаха да регенерират ядрено гориво. Процесът включва отделяне на неизползваният уран и плутоний от горивото, намаляване на отпадъка и безопасно затваряне на ядрения цикъл.

Не се уточнява кога регенерирането в Китай ще започна в промишлени машаби. Китай вече надмина САЩ по обем на консумираната енергия и все още е силно зависим от въглищата. Страната обаче има 13 атомни електростанции и планира нови 26 реактора, както и евентуално мащабен строеж на стотици нови.

Регенрирането на гориво е по-скъпо, като регенирираният плутоний може да се ползва и за ядрено оръжие. Това не би следвало да е проблем, тъй като Китай така или иначе е със статут на ядрена държава.

Процесът на регенериране може да позволи увеличението на произведената енергия в някои случаи до 60 пъти, което би несъмнено би означавало икономически тласък с исторически мащаб. Китай към момента разполага със 171400 тона ядрено гориво, което ще може да бъде използвано при внедряване на новата технология.

Изглежда, светът няма алтернатива на ядрената енергетика, ако иска истинско развитие.

В САЩ промишленото регенериране на плутоний е спряно от президента Джими Картър (1976-1980 г.) поради опасения от прекалено разрастване на ядрената енергетика. Джордж Буш прави опит да рестартира програмата, но Националният изследователски съвет на САЩ намира, че това би било икономически неефективно. Понастоящем Барак Обама е прекратил всякаква дейност в тази насока.

Битката на Тримата крале

Битката на Тримата кралеНа 4ти август през 1578 г., мароканците разбиват португалската армия, водена от крал Себастиао в битката при Ал Касар Кибир (Битката на Тримата крале). Маромканските сили са подпомагани от османски контингент, като сражението се явява част от глобалното противопоставяне между Османската империя и Португалия. И тримата крале – Себастиао, Ал Малик и подкрепяния от европейците Абу Абдалах Мухамад II намират смъртта си в битката.

Най-важната последица от сражението е, че смъртта на Себастиао отваря пътя на испанския крал Фелипе II към португалския трон, който Хабсбургът заема през 1580 г.

Клуб „Военна история“

Слънцето и пясъка произвеждат слънчева енергия

Живота може да не процъвтява в пустинята Сахара, но два от няй-обилните ресурса, които тя предлага – слънчевата светлина и пясъка – може да помогнат за производството и добив на енергията на слънцето. Sahara Solar Breeder Project е инициатива на университети от Япония и Алжир, целяща да построи толкова слънчеви електроцентрали до 2050, за да удовлетворява 50% от нуждите от енергия на човечеството. Идеята е да се започне като се построят няколко силиконови фабрики в Сахара, които ще превръщат пясъка в силиций, нужен за правенето на слънчеви панели. Когато тези панели вече са дайстващи, енергията генерирана от тях ще се използва за построяването на още фабрики, изкарващи още слънчеви панели, генериращи още енергия, която може да бъде използвана за построяването на още фабрики и т.н.

R – езика на науката

„R: A Language and Environment For Statistical Computing” е  названието на един от най – популярните и разпространени в академичните среди  по света езици за програмиране. Създаден през 1996 г. (самия проект стартира  още през 1990 г.) от двама професори по статистика – Робърт Джентълмен и Рос  Иака от Университета в Оукланд, Нова Зеландия като open-source алтернатива на програмния  език S. В самото си  начало той е озаглавен „GNU S”  като по-късно е преименуван на R което произлиза от началните букви на малките имена на неговите  създатели. S, като език  за програмиране е творение на екипа на Джон Чембърс от лабораториите на Бел в  Ню Джърси, САЩ и широко разпространен измежду статистиците и математиците. За  разработването на S, през  1998 г. Чембърс е награден от АСМ (Association for Computing Machinery) с Software System Award.  Езика има множество имплементации като  най-популярната е в основата на известните пакети за статистическа и  математическа обработка на данни S-Plus и SAS. По  своята същност R се  явява като своеобразен диалект на S, доказателство за което е факта че голяма част от сорс кода за S-Plus и SAS без проблем може да се използва и  под R. Колкото и да е  странно, въпреки че R е  своеобразен безплатен аналог на S  и в този смисъл негов конкурент, Джон Чембърс и колегите му не само че  не опълчват срещу проекта, а напротив – приветстват го и в момента повечето от  тях, включително и Чембърс са членове на R Foundation – организацията занимаваща се с поддръжката и  разпространението на езика. И  все пак какво е  R ? Както се разбира от неговото пълно  име: програмен език  и развойна среда за  статистическа и математическа обработка на данни – ни повече, ни по-малко,  мощен инструмент използван от хиляди учени, преподаватели и студенти по света,  от най-различни дисциплини и направления. През последните години изучаването на  езика се превъща в стандарт в катедрите по статистика и математика на повечето  от университетите в Западна Европа и САЩ. Все повече и повече научни и бизнес  институции където се провеждат статистически и математически изследвания и  обработка на данни изискват от настоящите и бъдещи си служители умения за  работа с R. Започнал  своето начало като научен проект на двама професори по статистика с цел  създаването на open-source алтернатива  на комерсиалния S, днес  R се радва на все  по-нарастваща популярност.  Сред  поддържащите и използващите езика институции (донори и бенефициенти) са  компании като: Google; Аstra Zeneca – Швеция; Мerck – САЩ; АТ&Т Labs, Ню Джърси – САЩ; Baxter  Healthcare Corporation, Калифорния – САЩ; Еf-prime  Incorporation – Япония; ViaLactia Biosciences – Нова Зеландия;  Telecom New Zealand – Нова Зеландия; а  от научните институции се открояват имената на Университета в Нантес – Франция;  Станфорския Университет, Калифорния – САЩ; Факултета по Икономика на  Университета в Грьонинген – Холандия; Департамента по Икономика на Университета  в Милано – Италия; Центъра за борба с рака на гърдата към Колежа по Медицина в  Хюстън, Тексас – САЩ; Института Дана – Фарбер за борба с рака  в Бостън –   САЩ; Департамента по Биостатистика към Университета Джон Хопкинс в  Мериленд –  САЩ; Департамента по  Биостатистика към Медицинския Университет в Вандербилт – САЩ; Департамента по  Икономика на Стохолмския Университет – Швеция; Департамента по Статистика на  Университета Уисконсин – Мадисън – САЩ; Департамента по Статистика на  Университета на щата Айова – САЩ; Центъра по     Медицинска Биостатистика на Масачузетския Университет – САЩ; и много  други. По думите на Дарил Прегибон, изследовател в Google  и цитиран в статията във вестник New York Times посветена на R, ”Езика  за компанията е толкова важен че е трудно да  си представим какво би било ако него го нямаше. R позволява на учените на провеждат сложни  анализи без да е необходимо те да притежават задълбочени познания в в областта  статистиката, математиката, както и на компютрите и компютрите системи”. Освен  всичко друго, съществуват и множество допълнителни проекти свързани с R като например: Bioconductor – софтуер  използващ R за анализ  на данни в областта на генетиката. Този проект в момента се разработва от самия  проф. Робърт Джентълмен. Друг подобен е   софтуера Zoo/Phyto  Image за автоматичен таксономичен анализ на проби от зоо и фито планктон  на база на дигитални снимки.
R IDE
  Общ вид на R IDE под Widows
Основни характеристики:

    • Обектно-ориентиран, прост и лесен за научаване  програмен език наподобяващ по синтаксис на С, но семантично подобен на Scheme, като притежава и  прилики с Perl, Python и Lisp. Езика включва  възможности за работа с различни типове данни – както числови, така и стрингови  и логически (булеви). Обектни структури като: вектори, фактори, списъци,  матрици и датафреймове (data  frames). Наличие на условни преходи от рода на if-else, както и switch която при R е просто функция (switch (statement, list)) и функцията eval за оценка дали е  изпълнено дадено условие или не. Цикли от типа на for, while и repeat и възможности за създаване на  потребителски функции. Езика поддържа в пълна степен обектно-ориентираното  програмиране аналогично на С . Възможностите на R в това отношение по настоящем се  използват широко при изграждането на математически симулации и модели на  различни биологични и природни системи.
  • Разнообразни механизми за въвеждане на първоначалните  данни – R IDE притежава  вграден редактор за данни, подобен на този на програмите за електронни таблици,  който се извиква от интерпретатора чрез функцията edit ( ) – например mydata<-edit(data.frame()).


  R IDE1Вградения редактор на  данни в дейстие
Друга възможност използвана най – често от начинаещите  потребители е чрез функцията scan(  ) – присвояването на функцията на дадена променлива (например mydata<-scan()) води до  стартиране на цикъл за въвеждане на данни, които ще бъдат записани във вектора mydata. Натискането на Enter без въвеждане на  стойност терминира цикъла и въвеждането приключва. Друг начин, също често  използван, е чрез пакета RODBC  благодарение който става възможност да се импортират xls файлове. Освен това с функцията read.table() може да се четат  csv и тхт файлове а  когато като аргумент на същата функция, не се подаде конкретния csv файл а съдържанието на  клипборда – data1<-read.table(file(”clipboard”)),  то тогава в интерпретатора на R се импортира копираното съдържание на клетките от програмата за  електронни таблици. Освен в официалния сайт на езика има препратки към външни  модули чрез които може да се извикват обекти на R (функции) директно от програмите за електронни таблици (поддържа се както Ms. Excel, така и Open Office Calc и Gnumeric)

    • Възможност за разширяване на езика чрез т. нар.  рackages, които са  аналогични на модулите в Python  например. Стандартната  инсталация на R IDE включва  9 допълнителни пакета, а от сайта на фондацията (http://mirrors.dotsrc.org/cran/) разработваща  езика са достъпни за сваляне над 1600 !! обхващащи почти всички области на  науката и практиката. Съгласно принципите на отворения код, всеки може да  създаде пакет за R (налице  е подробно и безплатно ръководство за това)  и да го публикува. Освен това всеки може да модифицира съществуващия код  на в даден пакет съгласно своите нужди. Всеки пакет съдържа подробен help файл под формата на chm и pdf с детайлно описание на всички  функции  които съдържа и начина им на  използване съпроводено със съответните примери. Така че казаното по-горе по  отношение на потребителските функции, до голяма степен се обезсмисля в предвид  на факта че е много по-вероятно да откриете нужните ви функции във вече  създадени пакети, които ако все пак не ви удовлетворяват по начина по който  работят, може безпроблемно да модифицирате. Пакетите могат да се свалят  автоматично при наличие на връзка с Интернет. Под Windows и Mac OS това става като се кликне на Install Packages от менюто Packages. При всички  операционни системи, включително и Unix – чрез install.  packages (””), като вътре в кавичките се пише названието на пакета който  желаем да инсталираме. Ако нямате връзка с Интернет, спокойно може да си  свалите нужните ви пакети които са в  zip (не е нужно предварително  да ги разхивирате – R IDE се  грижи автоматично за това) и да ги инсталирате off line – просто избирате опцията „Install Package (s) from local zip  file” и от менюто Оpen избирате  модула zip файла  (пакета) който желаете да добавите.
    • Възможности за графично представяне на информацията  – говорим за всемогъщата функция plot ( ) и нейните разновидности, която може да приема над 30  аргумента. Наистина, в това отношение способностите  на R далеч надхвърлят  тези на останалите инструменти за статистическа обработка на данни.
  • Поддръжка – една дума – СТРАХОТНА. Езика се  разработва от R Foundation с президенти Робърт Джентълмен и Рос Иака, със  седалище във Виена. Самия език пристига с 7 ръководства в pdf формат, подробна  подробна помощна документация в chm и html формат. Чрез функцията example ( ) директно от  интерпретатора може да се получи информация за даден обект (функция) под  формата на реален пример – example  (lm) проведе едно факторен AVOVA анализ с графичното представяне включително.

R IDE2Вградения пример за провеждането на ANOVA анализ чрез функцията example ()

Друг начин за  получаване на подобна информация е чрез функцията demo( ) – например demo (graphics) ще ви представи по  интерактивен начин възможностите на езика в областта на визуализацията на  научни данни.
R IDE3
  Вградената демонстрация на графичните възможности на R чрез demo ()

  • От сайта на фондацията http://www.r-project.org/  са достъпни за безплатно сваляне множество  допълнителни ръководства и безплатни книги посветени на програмирането с R. До  момента има издадени над 50 учебници и ръководства както в областта на  статистиката и математиката като цяло, така и посветени на спецификата при  различните науки като физика, биология, екология, медицина, сеизмология,  геология и др. Примерни глави от доста голяма част  същите са достъпни чрез Google Books, като разбира се не е  никакъв проблем да си ги и закупите от Amazon.com. Множество уеб страници и блогове също са посветени на  R, обхващащи различни  аспекти и акцентиращи върху спецификата на използването му в отделните научни  дисциплини и направления. Налице е и научнен журнал – R Journal (http://journal.r-project.org/) издаван от R Foundation който е  безплатен – т.е статиите са достъпни без  ограничения в pdf формат.  Освен това всеки желаещ може да изпрати своя статия за публикуване създадена  чрез LaTex, като  списанието е със значителен Импакт фактор и се реферира от международно  признати авторитетни учени в областта на статистиката и математиката. Като  черешка на тортата е и провеждащата ежегодно конференция за R – UseR! (http://www2.agrocampus-ouest.fr/math/useR-2009/), с участието на  представители от видни  научни и бизнес  институции като Google,  Springer, CRC Press, INRA, Сименс, Университета в Принстон, Института  „Макс Планк”, Университетите в Харвард, Оксфорт и Иелс, Европейския център за  превенция контрол над болестите, Центъра за анализиране и моделиране на данни  към Университета в гр. Фрайбург – Германия, Технологичния и Медицинския  Университети във Виена, Университета и Университетската болница в гр.  Копенхаген – Дания, Кралски Колеж Лондон, Отдела по биостатистика към  федералния център за изследване на рака – Германия, Института „Пастьор” –  Франция, Колумбийския Университет в САЩ, дори Майкрософт както и още много  други. По-голяма част от материалите от конференциите като презентации, постери  и сборници със статии  са също достъпни  за безплатно сваляне от Интернет. От търсачката на Google за сорс код, в опцията за  разширено търсене също можете да специфицирате разширението „r” .
  • Наличие на допълнителни редактори и разширения  на езика осигуряващи графичен интерфейс. Може би основния и най-дразнещ  недостатък на R IDE е  че вградения редактор не позволява оцветяване на сорс кода, което е е една от  основните критики към разработчиците. Въпреки това допълнително може да се  инсталира софтуер от рода на Tinn-R  (http://www.sciviews.org/Tinn-R/), Rkward или SciViews  http://www.sciviews.org/SciViews-R/index.html – SciViews-R).  Ако използвате Ubuntu – просто щракнете върху отметката  на Rkward в Add Remove Programs и  операционната система ще инсталира както него, така и R language автоматично. Освен това Gedit – основния текстов  редактор на Gnome поддържа  безпроблемно синтаксиса на R. Под  KDE може да използвате  редактора Kate. Потребителите  на Windows могат да се  възползват от безплатния Crimson  Editor. Под Линукс, за разлика от Windows,  езика се  интегрира със системата и стартирането на R IDE става като се напише R в командния интерпретатор.

R IDE4
Популярния редактор на  R сорс код  Tinn-R
R IDE5
Интегрираната среда с визуален интерфейс за R – Rkward под Ubuntu

    • Интеграция с други езици като С/С , Fortran, Python, като  специално за последния може да се изтегли допълнителен модул за  Python и пакет за R  чрез който двата програмни езика, респ. техните интерпретатори да се  обединят. Друга интересна и малко позната възможност е поддръжката на Tcl/Tk. Благодарение на това  става възможно чрез Tcl и  Tk да се изграждат GUI интерфейси т.е  интерпретатора на R става  аналог на wish. Графични  интерфейси могат да бъдат изграждани и чрез wxPython чрез инсталирането на едноименния пакет и пакета RSPython.
  • Мултиплатформеност – първоначално R бил създаден само за Unix операционни системи,  като в последствие, след нарастване на популярността му се появили и версии за Windows и MacOS.

Когато за първи път се представя R Program Language пред дадена  аудитория, един от основните въпроси които неминуемо възниква е, защо да се  използва при условие че има достатъчно платени и безплатни програми от типа на  електронните таблици с визуален интерфейс които могат да се използват за математическа  и статистическа обработка на данни. Този въпрос и спора породен от него доста  прилича на спора между LaТeх и  визуалните текстови редактори. В основни линии предимствата на R в това отношение могат да  бъдат накратко обобщени така:

    • Конзолния вход и изход използван от R осигурява пълен контрол на  действията от страна на  потребителя  (програмиста).
    • R  притежава много по-големи възможности за математическа и статистическа  обработка колкото програмите с визуален интерфейс, които възможности са  неимоверно разширени чрез допълнителните пакети с функции. Така например чрез  пакета deSolve може да  решавате диференциални уравнения, пакети като drc и drfit се използват от токсиколози от целя свят за изчисляване на  показателите LD50 и LD90, провеждане на пробит и логит анализ, както и за построяване на  т.нар dose – response  curves. По настоящем езика се използва  масово от математиците работещи в областта на Теорията на Хаоса и  Недетерминираните Линейни Системи – налице са два специализирани пакета за това  – fNonlinear и tseriesChaos. Така могат лесно и бързо да бъдат създавани  фрактални графики, атрактори, бифуркационни диаграми и фазови модели на  различни системи. Например, едно от най – новаторските направления в областта  на кардиологията е моделирането на  сърдечната  дейност, чрез изграждането на съответните фазови модели с използването на R Program Language. Най –  новите постижения в лечението на епилепсията също се дължат на обработката на  получените енцефалограми с R.
    • Изходната информация от проведените анализи,  която извежда R е далеч  по-детайлна отколкото резултатите извеждани от повечето от специализираните  статистически програми с графичен интерфейс.
    • R  притежава по-мощни методи за четене (въвеждане) на големи съвкупности от  данни особено характерно за сложните научни изследвания и тестове. Поддържат се  множество разнообразни методи за въвеждане на първоначалната информация,  включително и благодарение на пакета RODBC директно имтортиране на xls файлове, както и интегриране на R IDE с по-известните програми за  електронни таблици. Така например, разработчиците на  една от най – популярните програми с графичен  интерфейс за статистическа обработка на данни   „STATISTICA” в  последните версии, рекламират именно интеграцията на софтуера с R.
    • Както беше споменато и по – горе за провеждането  на сложни математически и статистически тестове чрез R не е необходимо детайлното и пълно  познаване на съответните алгоритми и методи, което прави езика много подходящ  за учени представители на не математическите науки, като химици, физици,  биолози, медици и др.
    • R  поддържа в пълна степен обектно-ориентираното програмиране, което се  използва много при създаването на сложни математически модели и симулации.
    • R  притежава далеч по – добра поддръжка като помощна информация от която и  да е програма с визуален интерфейс.
    • Обработката на данни в R не е усложнена от объркващ визуален  интерфейс. Всеки които е работил с големите GUI софтуерни пакети за статистическа обработка на данни ще ме  разбере. В повечето случей потребителя се изправя пред цял лабиринт от менюта,  подменюта и подподменюта със множество опции и настройки, за чието разбиране е  нужно значително повече време и усилия от колкото за разучаването на R.
    • Възможност за пълно автоматизиране на  математическата (статистическата) обработка. Чрез R всеки може да създаде свой  собствен  скрит описващ обработката на  конкретния, специфичен тип експерименти. Интерпретатора автоматично ще прочете  първоначалните данни намиращи се в зададената работна директория или въведени в  програмата за електронни таблици, ще проведе съответните анализи и като финал  ще запише създадените графики (поддържат се по-известните графични формати,  както и pdf) в посочена  от потребителя директория. След което готовите вече графики без проблем могат  да се вмъкнат в научната статия, монография, дисертация, доклад и пр.
    • Наличие на огромен брой допълнителни пакети с  функции и алгоритми – в това отношение R няма аналог не само между програмите с графичен интерфейс, но и  сред останалите програмни езици. Както беше уточнено, до момента пакетите са  над 1600 !!! създадени от програмисти от целия свят и обхващащи почти всички  направления на науката и практиката. Всеки един пакет съдържа средно около 20 –  40 отделни функции (някой, и много повече), така че преценете сами за какво  количество става въпрос. Още нещо – тъй като това е софтуер на базата на  отворения код, не е никакъв проблем да модифицирате съществуващите функции и  алгоритми съгласно вашите нужди и изисквания.
    • R  поддържа тясна интеграция с LaTex което е важно за учените с цел професионалното оформяне на  техните статии за научните журнали, като се има в предвид факта че почти всички  научни списания с висок импакт фактор, препоръчват (а някой дори задължават)  статиите да бъдат написани на LaTex.  Все пак не бива да се забравя факта че R е програмен продукт създаден от учени за учени.
    • R  може да се интегрира с други програмни езици като С/C , Fortran, Python, Tcl. Чрез ess (Emacs Speaks Statistics) модула той може  да се интегрира и с редактора Emacs  (http://ess.r-project.org/).
  • Благодарение на поддръжката на Tcl/Tk и wxPython (чрез допълнителен модул за  последния)  могат да се създават и графични потребителски  интерфейси. Така например споменатия по-долу Rcomander е създаден именно чрез Tcl/Tk.

R IDE6
R Commander

От сайта на фондацията може да изтеглите zip файл с примерни сорс кодове на Tcl/Tk.

    • Наличие на допълнителни редактори като Tinn-R, Rkward, Rcommander,  Sciview_R осигуряващи GUI  интерфейс за въвеждането на данните и за провеждането на  по – известните статистически обработки.  Освен подобни „GUI редактори  с общо предназначение”, съществуват и множество подобни, специализирани в  областта на конкретната наука / научна област, предоставящи визуален интерфейс  спрямо най – често използваните в дадената сфера анализи.  Въпреки това, доста от потребителите на R предпочитат да не използват  подобен софтуер. Според тях стандартните механизми за вход на данни и конзолния  интерпретатор са напълно достатъчни, като е истина че почти всички са съгласни  че вградения в R IDE редактор  е необходимо да притежава оцветяване на изходния код . Една не малка част, но главно по-опитните предпочитат да  използват Emacs като  редактор на скриптовете. Популярен редактор на сорс код който поддържа R е и Crimson Editor (http://www.crimsoneditor.com), под Линукс, както беше  споменато може да използвате Kate.  Стандартният текстов редактор на Gnome – Gedit също осигурява синтаксисно оцветяване на езика. Други редактори притежаващи синтаксисно  оцветяване за скриптове на R са:  WinEdit, Textpad, Syn, Nedit,  Jedit, UltraEdit, всеизвестния Vim, Bluefish; Eclipse като цялостна  развойна среда написана на Java  също поддържа R чрез  съответния плъгин.
    • R  e мултиплатформен, съществуват версии за Windows, Linix (има го в repositories на  повечето от известните дистрибуции, или може да се вземе като сорс код и да се  компилира чрез gcc),  MacOS.   Езика може да се свали от  официалния сайт на R  foundation http://www.r-project.org/. Под Ubuntu може да се инсталира чрез Synaptic или от Add Remove Programs като  изберете отметката на Rkward. Скриптовете  на R с разширение „.r” тръгват без проблемно под  всяка една операционна система.
  • И не на последно място – R е абсолютно безплатен на фона на скъпо  платените професионални пакети за математическа и статистическа обработка на  данни като SAS, SPSS, S-Plus,  Systat, Stigma и др. Допълнително предимство е че по отношение на  хардуера изискванията на R IDE  са далеч по – скромни от тези на останалите програми (пълната инсталация  на последната версия заема около 70 МВ дисково пространство,  като   размера на един допълнителен пакет варира средно между 500 КВ и 2 МВ),  което също не е без значение като се има в предвид ограничените бюджети на  научните организации и факта че парите винаги отиват за закупуване на скъпо  струващата лабораторна техника и консумативи а за хардуер и софтуер „пари  нема”.

    Автор: д-р Доньо Гънчев, Аграрен Университет – Пловдив

Списък с 40 безплатни образователни сайта

Обща характеристика и развитие на езика SNOBOL

Автор: Цветан Манолов

snobolЕзик за програмиране – това е множество от ключови думи (речник) и система от правила (граматически и синтактични) за конструиране на оператори. Операторите се състоят от групи или редове числа, букви, препинателни знаци и други символи, с помощта на които хората могат да съобщтят своите команди на компютъра.
Компютрите разбират само две неща – нула и единица. За сметка на това те са в състояние да изпълнят множество полезни задачи като манипулират изключително бързо тези битове с информация. По времето на първите компютри процесът на програмиране се е свеждал до това, операторът да набере последователности от нули и единици с помощта на превключватели на предния панел.
От само себе си се разбира, че по това време и дума не е могло да става за дружелюбен потребителски интерфейс или за приемлива ефективност. Именно за да улеснят комуникацията на хората с компютъра са създадени езиците за програмиране. Те реализират няколко важни идеи:
– Представят операторите в по-разбираем за потребителите вид, което съществено опростява процеса на програмиране. За да разделим едно число на друго ние ползваме няколко символа, но за компютъра това са десетки операции.
– Позволяват на променливите и константите да бъдат присвоени имена, подсказващи тяхното значение. Така програмите са разбираеми и кодът може по-лесно да се проследи за откриване на грешки или за оптимизация.

На най-ниско ниво, нулите и единиците на машинния код не могат да се считат за език. Първият истински език за програмиране е Асемблер. За всеки тип компютър той е бил различен.
За общите операции Асемблер използва съкращения от типа на ADD, MOV, JMP, след които следват адресите на един или няколко параметри. Езикът заменя числовите адреси с разбираеми имена, което е съществено улеснение. Наричат Асемблер език от ниско ниво, тъй като той предоставя пълен достъп до базовите операции на компютъра. Затова има ситуации, в които е по-подходящ от всеки друг език и в тези случаи все още се използва.
Ако разчитаме на езиците от ниско ниво, ще е трудно да направим програма, която да работи на два различни компютъра. Би трябвало да я преписваме, в съответствие с набора команди на втората машина. Затова се ползват езици от по-високи нива, способни да се адаптират към различните компютри, чрез друга програма наречена компилатор.
Компилаторът преобразува приложението в машинен код и го съхранява като файл. Това може да се постигне и чрез интерпретатор, който обаче работи „в движение“, без да съхранява получения машинен код. Компилаторите и интерпретаторите също са различни за всеки тип компютър, но все пак могат да се напишат веднъж и после да се ползват за много програми написани на даден език от високо ниво.
От този тип езици първи стана известен Fortran (името е съкращение от Formula Translation – преобразуване на формули).

Разпространение
Съществуват няколко хиляди езици за програмиране, но само няколко са широко използвани. Голямото многообразие идва от различните цели, преследвани при създаването на един или друг език:

– Да се опрости и улесни обработката на конкретни видове информация, като символни
Низове (Snobol)

Първият език за програмиране SNOBOL е бил създаден и развит от Дейвид Фарбер, Ралф Грисуорд и Иван Полонски в лабораториите Бел през 1962год. Преди да се нарече SNOBOL, езикът за програмиране е носел името SEXI – String Expression Interpreter.Веднъж Фарбер бил чут да казва името SNOBOL, така то е започнало да влиза в употреба по времето, когато оригиналната статия за JACM е била публикувана. Името очевидно е било избрано, когато един от истинските изобретатели е направил заявление: „Тази програма ще има по-голям шанс, отколкото една снежна топка в ада на…”

SNOBOL осигурява на програмиста богат асортимент от характеристики, включително и екзотични. Като резултат е възможно да използваме SNOBOL  като език за обектно-ориентиране, логичен език за програмиране, функционален или стандартно императивен език и всичко това става само със смяна на някоя от характеристиките, използвана за направата на програмата. SNOBOL също така свързва нишки, които са ситуирани една до друга в аргумент, запазва ги на групички в паметта и по този начин освобождава програмистите от притеснения по въпроса за разпределението и групирането на нишките.

В практиката това се извършва от интерпретатор поради трудността, която се открива в изпълнението на някои от особеностите, които са на сравнително по-високо ниво от други, но затова има и компилатор, SNOBOL компилатор, който осигурява почти всички необходими приспособления, нужни на интерпретатора.

Оригиналната система на SNOBOL е била създадена в BEFAP и събрана за IBM 7090.Основният езиков дефект е била липсата на съставни функции. Новата реализация на SNOBOL отстранява този дефект и създава версията SNOBOL2(1964г.)Програмист добавя и дефинира нови функции и така се появява и  SNOBOL3 (1965г.)
SNOBOL3 е изпратен на IBM 7040/7044 и независимите изпълнения са били направени за други машини включително Burroughs 5500q CDC 3600Q IBM 1620, DEC PDP – 6, RCA 601 и SDS 930.Ранните версии на Unix идват с интерпретатор, наречен сно. Множеството изпълнения причинили разпространение на езикови диалекти – съзнателни и несъзнателни.

Най-скорошното изпълнение на SNOBOL3 (в Java)е било направено от Денис Хеймбигнер от Лабораторията за Софтуерно Инжинерно Проучване в Департамента по Компютърни науки в университета в Колорадо.

Настъпването на трето поколение компютри с по-голяма памет и по-бърз процесор е осигурило и компютри, с които да работи SNOBOL4 и допълнителните елементи познати на SNOBOL4, а именно: подобрени образци, цифрената част на типове данни, списъци, таблици.

Работата върху SNOBOL4 започва през 1966г. и е трябвало да бъде преносима по начало. Изпълнителният език SNOBOL или SIL е трябвало да бъде реализиран като съставен макро тип. Тази негова реализация понякога е наричана Macro SNOBOL4.  Изпълнението започва от IBM 7094, след което се мести в MULTICS – Virtual Memory System on the GE 645. След като лабораториите Бел изтеглили проекта от MULTICS, развитието продължило в IBM System/360. Macro SNOBOL4 е изпратен на повече от 50 системи, включително: CDC 6600, GE 635, UNIVAC 1108, RCA Spectra 70, Ferranti Atlas 2, SDS Sigma 7, DEC PDP-10, Burroughs 6700, Multics и много други.

Macro SNOBOL4 не е бил добре ситуиран между малките машини и не е могъл да се намести в 16-битовото адресно пространство на много микрокомпютри. Macro SNOBOL4 се свързва с 8086 (IBM PC) включително Catspaw ”Vanilla SNOBOL4” и SNOBOL4 Minnesota SNOBOL4.

Версията SNOBOL4 е четвъртото и последното въплъщение на такава серия от специфични целесъобразни езици за програмиране.

Езиковият вариант на SNOBOL4 осигурява голям брой типове данни като например – цели числа и с ограничена прецизност реални числа, линии, образци, списъци, таблици и също така позволява на програмиста да определи допълнителните типове данни и нови функции. Приспособлението на SNOBOL4 за дефиниране на типове данни се е подобрило през времето.

SNOBOL4 е доста различен от основния поток езици за програмиране по това време, защото притежава първокласни образци на типове данни (типове данни, чийто стойности могат да бъдат използвани по всякакви начини допуснати до всякакъв друг вид типове данни в езика за програмиране) и чрез осигуряване на оператори, които да отговарят за свързаността и последователността на образците.

Един образец на SNOBOL4 може да бъде много прост или изключително сложен. Простият образец е текстова линия, а комплексния образец може да бъде голяма структура, която да обяснява например граматичните правила на езика за програмиране.

Езикът за програмиране Icon е потомък на SNOBOL4.

По-късните изпълнения на езика включват: SPITBOL360 SPITBOL370 (високо настроен компилатор), Macro SPITBOL (портативно изпълнение включващо MaxSPITBOL, SPITBOL-386), (всичко е от Робърт Б. К. Деуар), SITBOL, FASBOL, ELFBOL и други.

Източник: nauka.bg

История на радио и телевизия

Радио

Радиовълните са генерирани изкуствено в Германия през 1887 . или 1888 г. от Хайнрих Херц (1857 -1894) чрез включване и движение на електрически токове. Херц открил, че може да създаде искра чрез прекъсване в електрическа верига, ако активира друга верига на малко разстояние от нея. Той правилно установил, че това е предаване чрез електромагнито излъчване. Това е било предвидено в книгата „Електричество и магнетизъм“ от шотландския физик Джеймс Клерк Максуел (1831 – 1879), излязла през 1873 г.

History of Radio and Television

Телевизия

Телевизията е развита в продължение на няколко десетилетия от голям брой хора, работещи в Русия, Западна Европа, Великобритания и САЩ. Да си пръв не означава непременно да си по-напреднал в развитието. През 1926 г. първото експериментално предаване на телевизионно изображение е постигнато от шотландеца Джон Логи Беърд (1888 – 1946) и неговия екип в Лондон. Изображението е предадено със средни радиовълни и е получено в приемника като груб, но различим образ в розова неонова светлина. По-късно същата година те направили своето първо цветно предаване, като снабдили скенера с цветни филтри.

Редовни телевизионни предавания

Първите ежедневни телевизионни предавания са започнати през август 1928 г. от две американски радиостанции с техника, подобна на тази на Беърд. Един месец преди това в Нюарк, област Ню Йорк, започват да се продават телевизори.

История на телекомуникациите

През XX в. пр. Хр. Банум, офицер и таен агент от акадския град Мари на реката Ефрат, докладвал своите наблюдения за предаването през комуникационната мрежа на една съседна страна:

„Вчера напуснах Мари и прекарах нощта в Зурубан. Всички бенжаминити запалиха сигнални огньове. От Саманум до Илум-Мулук, от Илум-Мулук до Мишлан, всички градове на бенжамините в окръг Терга запалиха в отговор сигнални огньове и аз досега не съм установил значението на тези сигнали.“ От праисторически времена до появяването на радиото сигналните огньове били използвани да се пращат съобщения по-бързо, отколкото биха могли да се пренесат документи. С тях са можели да се изпратят различни съобщения в зависимост от различното им подреждане и време на запалване. Това само по себе си не може да се нарече телекомуникация, която включва дълги разстояния и скорост. Но бенжамините били създали верига от щафетни станции, които да предават съобщения на големи разстояния. Системата била толкова ефективна, че цял окръг можел да получи съобщението за една нощ. Други стари съобщения за широко използване на сигнализирането с огън идват от Мари и Северозападна Месопотамия вероятно е родното място на телекомуникациите.

tin-can-telecom

Tелеграфен код

Единственото изобретение от голямо значение за телекомуникациите през следващите 3500 години е телеграфният код, разработен за пръв път в Китай по време на Периода на непримиримите държави (481 -221 г. пр. Хр.). С него станало възможно да се пращат съобщения на хиляди километри по всяко време, във всеки час на деня чрез биене на барабани по линии с барабанни станции, всяка в областта на чуваемост на съседните. Повечето станции били изградени на главните пътища и пътниците можели да чуват съобщенията. Това е предшественикът на морзовата азбука, изобретена в САЩ в края на трийсетте години на XIX век от Самюел Ф. Морз за електронна, а не акустична употреба.

Електронно предаване

Работите върху електричеството, които довели до изобретяването през 1745 г. на така наречената „Лайденска стъкленица“, възбудили нов интерес към възможностите на телеграфа. Във Франция игуменът Жан-Антоан Ноле (1700 -1770), физик и биохимик, свързал 200 монаси от Картузианския орден в кръг с дължина повече от километър и половина. Всеки монах държал по две жици, свързващи го със следващия монах от двете му страни. Когато зарядът минал по жиците, всички монаси получили електрически удар. Това доказало на игумена възможността за електрическа телекомуникация. Той бил впечатлен от бързината на електрическите импулси.

History of of telecommunications

Електрическа телеграфна мрежа

След експерименталното предаване на игумена били инсталирани няколко къси линии, които почти нямали принос за комуникациите. За пръв път електромагнитна трансмисия, а не на статичното електричество, е използвана в Санкт Петербург от барон фон Шилинг. Фон Шилинг обяснил своята система на Уилям Фотърджил Кук, който след това заедно с проф. Чарлс Уитстоун усъвършенствал метода и започнал да строи телеграфи в Англия. Първата им линия, от Лондон до Западен Дрейтън, била изградена през 1831 г. за железопътната компания „Грейт Уестърн“. Тя била дълга само 21 километра, но през следващите няколко години двамата свързали и други центрове и през 1846 г. била създадена Електрическата телеграфна компания. Така Англия се сдобила с най-старата в света електрическа мрежа. Когато я създали, Кук и Уитстоун се скарали кой е по-заслужил, като всеки твърдял, че частта на другия е по-малка.

Телекс

През 1841 г. Уитстоун направил приемник, който можел да печата телеграфните съобщения във вид на букви – първия телекс, но той не намерил приложение.

Безжичен телеграф

Херц не бил убеден е значението на своето откритие за комуникациите, но оттогава до 1895 г. редица експериментатори изследвали безжичното предаване при тестови условия. Преди него Дейвид Хюджис, изобретателят на микрофона, забелязал, че понякога от микрофона се чуват звуци дори след като връзката е прекъсната. Хюджис описал явлението като въздушно предаване. Най-голям успех от всички експериментатори имал италианският електроинженер Гулиелмо Маркони (1874 – 1937), който през 1894 г. започнал да прави радиооборудване. През 1895 г. направил антена и открил, че може да улови радиосигнали с приемник, намиращ се зад хълм. Предаването на дълги вълни от Маркони през 1895 г. на разстояние над километър и половина може да се смята за първото практическо радиопредаване. Маркони отишъл в Англия и основал там радиотелеграфна компания. През декември 1901 г. той създал първата трансатлантическа радиовръзка, като успешно предавал сигнали в двете посоки. През 1909 г. получил Нобеловата награда по физика.

Спътникова телекомуникация

През 1960 г. по решение космическата администрация на САЩ, НАСА, бил изстрелян нов тип спътник, „Ехо 1″. Той летял на сравнително ниска височина – около 1600 км. Когато излязъл на орбита с помощта на надуваем балон от пластмасова материя, наречена „милар“, спътникът се уголемил до размер от 100 метра. Миларът имал отражателно покритие от алуминий. Радиосигналите, изпращани от Земята към „Ехо 1″, се отразявали от повърхността на спътника и можели да се приемат от Земята далеч от мястото на първоначалното излъчване. „Ехо 1″ успешно предавал глас, музика и картини между Америка и Европа, но през 1968 г. изчезнал от небето.

Телефон

В своята родина Германия между 1860 и 1864 г. Йохан Филип Райе (1834 – 1874), бивш търговец, който се заел с преподавателска дейност, изработил и демонстрирал серия от еднотипни устройства, всичките наречени телефони. Устройството можело да предава на разстояние някои от особеностите на човешката реч. Приемникът, който използвал Райе, включвал игла, обвита в жична спирала, която бързо се намагнитизирала и размагнитизирала от импулси, разпространяващи се по линията от предавателя, когато някой говорел или пеел в него. По този начин приемникът възпроизвеждал глас, макар че сериите от звуци, чувани от слушателя, не можели да бъдат описани като членоразделна реч.

Мобилен телефон

Първите мобилни телефони били специализирани устройства, предназначени да помагат на телефонните техници при работата им. Мобилни телефони за обществено ползване били въведени през шейсетте години на XX век от държавното управление на железниците на Франция в престижните експресни влакове на дълги разстояния.

mobile_phone

Телефони на слънчеви батерии

През 1974 г. телефон на слънчеви батерии е свързан в австралийската телефонна система в Уилкатана, близо до Порт Аугуста. Той е първият от такива телефони, сега обичайни в отдалечени райони без електроснабдяване. Скромните изисквания за мощност се покриват от слънчеви генератори и акумулиращи батерии. Телефонните съобщения се предават щафетно от първата „цифрова система за съсредоточаване на радиосигнали“, базираща се на разположените на големи разстояния кули за ретранслиране на радиосигнали и внедрена през 1978 г. от Телекомуникационните изследователски лаборатории в Мелбърн.

Факс

Телефаксната машина, позната ни от съвременните канцеларии, е сравнително груб вариант на апаратурата, използвана в продължение на много десетилетия за предаване на вестникарски фотографии. Професор Артур Корн изобретил прототипа на системата в Германия през 1902 г. и през 1904 г. пръв успял да предаде картина по телеграфната линия от Мюнхен до Нюрнберг. Първото известно предаване през океана е на една снимка, публикувана през 1907 г. в лондонския „Дейли Мирър“, след като била изпратена по факса от Париж.

Химичния състав на космическия лед

Goddard-Lab-Works-on-Cosmic-IceПознатите ни форми лед като снежинките (вляво), са изградени от кристали, за разлика от аморфния лед (вдясно), който е неструктуриран.

Космическата лаборатория Годар е една от малкото, в които изследователи изучават химическия състав на космическия лед, възпроизвеждайки реакции от лед от почти всяко време и пространство в историята на слънчевата система, включително някои, които може би могат да обяснят произходът на живота.

Зад заключени врати, в лаборатория, построена като бомбоубежище, Пери Геракинс прави нещо обикновено и в същото време истински чуждо (извънземно) – лед.

Но това не е ледът от снежинките и кубчетата. За образуването на този лед се изискват такъв студ и ниско налягане, че подходящите условия рядко възникват на земята, ако изобщо възникват някога. Когато Геракинс прави леда, той трябва да поддържа пласта му толкова тънък, че изглежда микроскопичен в сравнение със семе на полен.

Оказва се обаче, че тези ултратънки пластове са идеални, за да се пресъздадат някои от основните химични процеси, които се случват в космоса. Геракинс и неговите колеги от лабораторията за космически лед в космическия център на НАСА Годар в Грийнбелт, Мериленд, могат да възпроизведат реакции в леда, които да съвпадат с условията от почти всяко място и време от историята на слънчевата система, включително такива условия, които биха могли да хвърлят светлина върху въпроса с произхода на живота.

„Това не е химията, която хората си спомнят от гимназията“, – казва Реджи Хъдсън, отговарящ за лабораторията за космически лед. „Това е екстремна химия – при сковаващ студ, огромна радиация и почти нулево налягане. А и тези химични процеси се случват най-често в газове или твърди вещества, защото в междузвездното пространство, погледнато в мащаб, няма течности.“

Учени от лабораторията за космически лед Годар на НАСА изучават химични реакции, които е почти невъзможно да възникнат на земята. Сковаващ студ, вакуум и висока радиация са само някои от характеристиките на средата, близка до тази в космоса, която позволява формирането на неструктурирани форми от твърда вода, познати ни като аморфен лед. Нерядко частици и органични съставки остават в капана на този лед, които могат да носят полезна информация за живота във вселената. НАСА

Лабораторията за космически лед е едно от малкото места в света, където учени изучават свръхстудения химичен състав на космическия лед. Посредством мощния ускорител на частици, лабораторията Годар има специалната способност да уподоби почти всякакъв вид слънчева или космическа радиация, за да задвижи нужните реакции. А това им позволява да изследват химичния състав на леда под повърхността на планети и луни, както и леда в космоса.

Рецепта за хаос (Disorder)

Във вакуумна камера с размерите на кутия за храна, Геракинс пресъздава малка част от космоса във всичките му крайности. Той изсмуква въздух докато налягането вътре стигне ниво милиард пъти по-ниско от нормалното за земята, а след това изстудява камерата до -433 градуса по Фаренхайт (15 Келвина). За да получи лед, единственото, което остава да направи, е да отвори един клапан и да пусне в камерата водни пари.

За да симулират щети, нанесени от частици на слънчевия вятър и космически лъчения, учените в лабораторията за космически лед Годар облъчват лед с ускорител на частици „Ван де Граф“. В тръба, дълга 3 метра (ляво), се създава нарастващо високо напрежение, което достига връхната си точка в източника на лъчението, който се намира в края на тръбата (дясно).

В момента, в който бързите молекули изпарена вода влязат в камерата, те биват замразени на място. Все още аморфни, както в своето газообразно състояние, молекулите веднага приемат хаотична твърда форма, наричана аморфен лед. Аморфният лед е пълна противоположност на познатия ни на земята лед, който оформя перфектни кристали като тези, които образуват снежинки и скреж. Тези кристали са така подредени и предвидими, че този вид лед се счита за минерал с 2.5 степен на твърдост по скалата на Мо – същата като твърдостта на нокът.

Въпреки че аморфният лед е почти непознат на земята, той е толкова широко разпространен в междузвездното пространство, че може би е най-често срещаната форма на вода във вселената. Останка от времето, когато Слънчевата система се е зародила, той се е предвижвал на огромни разстояния, често под формата на частици, не по-големи от прашинки. Аморфен лед е забелязван и по комени и ледени луни.

Според Геракинс, тайната за направа на аморфен лед в лабораторни условия, се състои в свеждането на дебелината на слоя до не повече от половин микрометър – по-тънък от нишка на паяжина.

„Водата е толкова добър изолатор, че ако ледът стане твърде плътен, само дъното на пробата, близо до  източника на охлаждане, ще остане достатъчно студено.“, казва Геракинс. „Ледът на върха ще бъде достатъчно топъл, за да се кристализира.“

Супертънкият лед може да бъде променян чрез всякакви интересни химикали от откритото пространство. Едни от тези химикали, с които работи Геракинс, са аминокиселини, които са важен фактор в химичния състав на земята. В продължение на десетилетия учените се опитват да идентифицират смесицата от аминокиселини (някои от които вземащи участие в оформянето на живота), намерена в метеорити, както и в проби, взети от комети.

„И тъй като водата е преобладаващата форма на замразени вещества в междузвездното пространство и във външната част на Слънчевата система,“ казва Геракинс, „всички аминокиселини там в някакъв момент вероятно влизат в контакт с вода.“
За настоящата поредица от експерименти, Геракинс създава три вида лед, като към всеки добавя аморфна форма на аминокиселини (глицин, аланин или фенилаланин), които можем да открием в протеините.

Дайте ми подслон

Истинската работа започва когато Геракинс облъчва леда с радиация.

В по-ранни изследвания, други учени са разглеждали химичния състав на леда, използвайки ултравиолетови лъчи.
Геракинс избира да поеме в нова посока и да разгледа подробно космическата радиация, която може да достигне до лед, скрит под повърхността на планети и луни. За да пресъздаде тази радиация той използва протонен лъч от ускорител на частици, който се намира под земята в стая с бетонни стени, осигуряващи допълнителна сигурност.

С помощта на протонния лъч милиони години естествено разрушение могат да бъдат постигнати само за половин час. А регулирайки дозата радиация, Геракинс може да оказва същото влияние върху леда като, ако той е изложен или заровен на различна дълбочина в почвата на комети или ледени луни и планети.

Той тества трите вида комбинации на вода и аминокиселини и ги сравнява с лед, направен само от аминокиселини. Във времето между отделните облъчвания, той проверява пробите, снемайки “молекулярен отпечатък” по технология, наречена
спектроскопия, за да види дали аминокиселините се разрушават, оформяйки вторични химични продукти.

Както и се очаква, все повече от аминокиселините се разграждат с увеличаването на дозата радиация. Геракинс обаче забелязва, че аминокиселините издържат по-дълго, ако в състава на леда е включена и вода, отколкото ако е изграден само от тях.

Това е странно, защото когато водата се разрушава, един от елементите, които остават е хидроксил (OH), химично вещество известно с това, че атакува другите съставни елементи.

Спектроскопията потвърждава появата на малки количества хидроксил. Но като цяло, казва Геракинс, “водата основно действа като щит срещу радиацията, като най-вероятно по този начин усвоява много енергия, по същия начин както биха го направили пласт от скали или почва.”

Когато той повтаря експеримента при по-висока температура бива изненадан, когато състоянието на киселините дори се подобрява. От тези предварителни измервания той и Хъдсън изчисляват колко дълго е възможно аминокиселините да запазят своята цялост в ледена среда при различни температури.

“Открихме, че някои аминокиселини могат да оцелеят десетки, дори стотици милиони години в лед близо до повърхността на Плутон или Марс и поне на сантиметър под повърхността на места като комети или външната част на Слънчевата система” казва Геракинс. “На място с обилна радиация като Европа (спътникът на Юпитер – бел. ред.) например, ще трябва да са заровени на поне половин метър дълбочина.” (Тези открития бяха обявени в списание Икар през 2012 г. –http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0019103512002187 )

“Добрата новина за изследователски мисии”, казва Хъдсън, “е това, че се оказва, че тези аминокиселини са по-издръжливи при температури типични за места като Плутон, Европа и дори Марс, отколкото някой е предполагал.”

Лабораторията за космически лед е част от Лабораторията по астрохимия при отделът за изследване на слънчевите системи Годар и се финансира отчасти от центърът за Астробиология Годар и институтът по астробиология на НАСА.
Publicatiom: Perry A. Gerakines, et al., “In situ measurements of the radiation stability of amino acids at 15–140 K,” Icarus, Volume 220, Issue 2, August 2012, Pages 647-659; doi:10.1016/j.icarus.2012.06.001

Source: Elizabeth Zubritsky, NASA’s Goddard Space Flight Center; NASA
Images: NASA/Earth Observatory, NASA/ARC/P, Jenniskens and D.F. Blake; NASA
scitechdaily.com

История на зъбчатото колело

Зъбчато колело

Зъбчати колела са произвеждани в Северен Китай в началото на Периода на непримиримите държави (481 – 221 г. пр. Хр.).

Задръжно зъбчато колело

Задръжните зъбчати колела са по-късно подобрение, също китайско, около 300 г. пр. Хр. Колело от III в. пр. Хр. е открит в Шанси в Северозападен Китай. Той е около 2,5 см в диаметър и има четирийсет остри зъба.

Винтово зъбчато колело

Според археологическите находки винтовите зъбчати колела (със зъбци във формата на обърнато V) са измислени в Китай през III в. пр. Хр.

history-of-cogwheels