Šematski je proces prijenosa informacija prikazan na slici. Pretpostavlja se da postoji izvor i primalac informacije. Poruka od izvora do primaoca se prenosi komunikacijskim kanalom (kanal informacija).
Rice. 3. - Proces prijenosa informacija
U takvom procesu informacija se predstavlja i prenosi u obliku određenog niza signala, simbola, znakova. Na primjer, tokom direktnog razgovora između ljudi prenose se zvučni signali - govor, kada čitate tekst, osoba percipira slova - grafičke simbole. Prenesena sekvenca se zove poruka. Od izvora do prijemnika, poruka se prenosi kroz neki materijalni medij (zvuk - akustični talasi u atmosferi, slika - svetlosni elektromagnetski talasi). Ako se u procesu prijenosa koriste tehnička sredstva komunikacije, onda se ona nazivaju informativni kanali(informacijski kanali). To uključuje telefon, radio, televiziju.
Možemo reći da ljudska osjetila igraju ulogu bioloških informacijskih kanala. Uz njihovu pomoć, informacijski utjecaj na osobu se sjeća.
Claude Shannon, predložen je dijagram procesa prenošenja informacija tehničkim komunikacionim kanalima prikazan na slici.
Rice. 4. - Shannon proces prijenosa informacija
Rad takve šeme može se objasniti u procesu telefonskog razgovora. Izvor informacija je osoba koja govori. Enkoder je mikrofon slušalice koji pretvara zvučne valove (govor) u električne signale. Komunikacijski kanal je telefonska mreža (žice, prekidači telefonskih čvorova kroz koje prolazi signal)). Uređaj za dekodiranje je slušalica (slušalice) osobe koja sluša – prijemnika informacija. Ovdje se dolazni električni signal pretvara u zvuk.
Komunikacija u kojoj se prijenos odvija u obliku kontinuiranog električnog signala naziva se analogna komunikacija.
Ispod kodiranje podrazumjeva se svaka transformacija informacija koje dolaze iz izvora u oblik pogodan za njihov prijenos putem komunikacijskog kanala.
Trenutno se široko koristi digitalna komunikacija, kada se prenesene informacije kodiraju u binarnom obliku (0 i 1 su binarne cifre), a zatim se dekodiraju u tekst, sliku, zvuk. Digitalna komunikacija je diskretna.
Izraz "šum" odnosi se na različite vrste smetnji koje izobličuju odaslani signal i dovode do gubitka informacija. Takve smetnje, prije svega, nastaju iz tehničkih razloga: lošeg kvaliteta komunikacijskih linija, nesigurnosti jedni od drugih različitih tokova informacija koje se prenose istim kanalima. U takvim slučajevima potrebna je zaštita od buke.
Prije svega, koriste se tehničke metode za zaštitu komunikacijskih kanala od utjecaja buke. Na primjer, korištenje kabela zaslona umjesto gole žice; korištenje raznih vrsta filtera koji odvajaju koristan signal od šuma itd.
Claude Shannon razvio je posebnu teoriju kodiranja koja pruža metode za rješavanje buke. Jedna od važnih ideja ove teorije je da kod koji se prenosi preko komunikacione linije mora biti redundantni. Zbog toga se gubitak dijela informacija tokom prijenosa može nadoknaditi.
Međutim, višak ne bi trebao biti prevelik. To će dovesti do kašnjenja i većih troškova komunikacije. Teorija kodiranja K. Shanona vam upravo omogućava da dobijete takav kod koji će biti optimalan. U ovom slučaju, redundantnost prenesenih informacija bit će minimalna moguća, a pouzdanost primljenih informacija maksimalna.
U modernim digitalnim komunikacijskim sistemima, sljedeća tehnika se često koristi za borbu protiv gubitka informacija tokom prijenosa. Cela poruka je podeljena na delove - blokove. Za svaki blok izračunava se kontrolni zbroj (zbir binarnih cifara) koji se prenosi zajedno sa ovim blokom. Na mjestu prijema se ponovo izračunava kontrolna suma primljenog bloka, a ako se ne poklapa sa originalom, onda se prijenos ovog bloka ponavlja. Ovo će se nastaviti sve dok se početni i konačni kontrolni zbroj ne poklope.
Brzina prijenosa informacija je količina informacija prenesene poruke u jedinici vremena. Jedinice protoka informacija: bit/s, bajt/s, itd.
Tehnički informacioni komunikacioni vodovi (telefonske linije, radio komunikacija, optički kabl) imaju ograničenje brzine prenosa podataka tzv. propusni opseg informacionog kanala. Ograničenja stope su fizičke prirode.
Informacija je skup jedinica i nula, što znači da je zadatak tačno prenijeti određeni niz tih jedinica i nula od tačke A do tačke B, od prijemnika do predajnika.
To se događa ili kroz žicu koja nosi električni signal (ili svjetlosni signal u optičkom kablu), ili u bežičnom kućištu, isti signal se prenosi pomoću radio valova.
Da biste prenijeli niz jedinica i nula, samo se trebate dogovoriti koji će signal značiti jedan, a koja nula.
Može postojati onoliko vrsta takvih modulacija koliko ima svojstava radio talasa.
- Talasi imaju amplitudu. Odlično, možemo koristiti promjenu amplitude nosećeg vala da kodiramo naše nule i jedinice - ovo je amplituda modulacija, u kom slučaju amplituda signala za prijenos nule može biti (na primjer) upola manja nego za jedinicu.
- Talasi imaju frekvenciju. Može se koristiti i promjena frekvencije - to će već biti frekvencijska modulacija, takva modulacija na sličan način predstavlja logičku jedinicu s intervalom s većom frekvencijom od nule.
- Kodiranje korištenjem promjena u fazi vala nosioca - fazna modulacija.
Dakle, pričate telefonom, zvuk ulazi u mikrofon, pa u pretvornik i predajnik, predajnik emituje modulirane radio talase, odnosno promijenjene tako da nose određeni signal, u slučaju telefona, audio signal.
U prijemnoj anteni, koja stoji na najbližoj kući/tornju, pod uticajem radio talasa nastaju električne oscilacije iste frekvencije kao kod radio talasa, prijemnik prima signal, a zatim gomila prijemnika predajnika pretvarača i žice između njih dolaze u igru...
Princip je isti kao kod radija, praktično je ista stvar. Za prijenos informacija koriste se elektromagnetski valovi radio-frekvencija (to jest, vrlo velike valne dužine). Za val je odabrana neka karakteristika (amplituda ili frekvencija). Zatim postoji takozvana modulacija. Grubo rečeno (vrlo pojednostavljeno) u slučaju mobilnih komunikacija, karakteristika originalnog talasa koji prenosi signal se poklapa sa karakteristikom akustičnog talasa, odnosno, u stvari, koristeći informacije sadržane u originalnom talasu, vaš telefon stvara zvučne talase koje vaše uši mogu da percipiraju.
Neka promjenjivi parametar vala nosivog signala bude frekvencija, na primjer. Na prstima: ovde je frekvencija n Hz, ovde m Hz, onda ove frekvencije odgovaraju frekvencijama zvučnog talasa, a vibrator u telefonu već stvara najviše zvučnih talasa.
Odgovoriti
Komentar
U elektronskim uređajima postoje ADC. I CAP. Prvi pretvara analogni signal (zvuk) u digitalni, a drugi obrnuto. Trenutak rada sa digitalom je modulacija. Postoji i Kotelnikova teorema, koja kaže da se svaki signal može predstaviti kao zbir niza brojeva iz specijalne sinc funkcije. U suštini, to je već izoštreno u softveru. Za izglađivanje signala ili suzbijanje trepereće smetnje koristi se Fourierova transformacija, a koristi se traženje maksimalnog omjera signal/(šum + smetnja). Postoji i kriterijum maksimuma i minimuma (značenje je jednostavno u odnosu na ono što smatramo). Izglađivanje je iterativna kombinacija vrijednosti i-te znamenke (vrijednosti digitalnog signala, odnosno normalne funkcije, kao što je sinus) sa određenim korakom h. Manje od h, više od i - zaglađivanje je bolje. Ali algoritam je sporiji.
Svi pišu o telefonskim razgovorima, polovina svih piše poluprofesionalnim "slengom"... Pitali su - kako za apsolutne nule u ovome... Eh... Mada će moj odgovor biti na samom dnu, a niko neće dohvati, smatram svojom svetom dužnošću reći :D
Ovdje smo već govorili o telefoniji, ali ne o bluetooth-u i Wi-Fi-ju. I tamo je prilično zanimljivo. Tehnologija je tu i tamo ista: koriste se radio talasi određenog opsega (sve je strogo regulisano). Uređaj A uzima informaciju, pleše preko nje s tamburom, pretvara je u 1010001, na primjer, i šalje je radio talasima, a uređaj B pretvara radio talase u 1010001, pleše uz tamburu i prima originalnu informaciju. A sada neki detalji na zabavnom i razumljivom jeziku:
Alice je otišla u Bobov kafić (telefon je završio kod vas u kafiću sa Wi-Fi ili kod prijatelja). Isključila je muziku, skinula slušalice (uključili ste Wi-Fi na telefonu) i odmah čula Boba sa šaltera kako viče na cijeli kafić da se čuje na ulici:
Zovem se Bob (Wi-Fi mreža "Bob"), u blizini sam (Jačina signala: odlična), nakon kafe i dalje sam zakačen (Brzina prijenosa: 24,3 Mbps), koristim zaštitu (Sigurnost: WPA2 PSK) i radim ne davati strancima (zaštićeno lozinkom).
"Neka vrsta zaokupljenog morona... Pa, sve je bolje nego niko", pomislila je Alisa i pozdravila se (pri povezivanju na Wi-Fi, prije svega se pojavljuje tvoj telefon).
Bob ju je pogledao, sumnjičavo zaškiljio i upitao (unesi lozinku): "Nismo se prije sreli, šta nije u redu?"
“Nekako je previše bezobrazno za prodavca u kafiću...”, primetila je Alisa u sebi, ali nije postala gruba u odgovoru, već je samo uvređenim tonom rekla da je ušla da kupi kafu sa krofnom.
Oh, molim te, oprosti mi! U posljednje vrijeme sam imao tako malo posjetitelja BUYER, uglavnom samo školska djeca dolaze da ga zure. Da, i dan u cjelini je loš, pa je slučajno otpao... Zaboga, ne uzimaj to k srcu, sedi, sve ću odmah. Usput, evo naše kartice za popust za vas!
(Nakon provjere lozinke, ako je sve ispravno, ruter daje vašem telefonu ID (kao da vam okači naljepnicu na čelo - prepoznaće vas na prvi pogled), a zatim piše ključ za šifriranje prenesenih informacija)
Mnogi ljudi misle o prenosu informacija radio talasima kao "Od tačke A do tačke B. Pravolinijski." U stvari, ruter šalje signal u svim smjerovima. Vaš telefon, koji se nalazi "u zahvaćenom području", hvata ga i također odgovara u svim smjerovima. Ruter hvata signal itd. S tim u vezi (nema više direktnih veza, već samo ogroman oblak pomiješanih radio valova), svi uređaji koji svaki put šalju informaciju se predstavljaju, imenuju adresata, pa tek onda izgovaraju informaciju.
Odnosno, i Alisa i Bob će uvijek vikati iz sveg glasa (čak i jedan pored drugog) nešto poput "Alice Bobu [lyrashubvloubtslo (šifrovane informacije)]", "Bob Alice [ftallk]", "Bob Svi [Moje ime je Bob (i dalje u tekstu)]", "Bob Sare [aoyoaroaoa]".
Bluetooth i telefonija rade na isti način, samo su protokoli različiti (pravila po kojima se strane predstavljaju, dogovaraju i komuniciraju općenito).
Ovdje su razgovarali o osnovnim principima prijenosa (DAC, ADC, kodiranje, radio valovi, modulacija i druga zvona radio fizike i radiotehnike), ali zašto je prijenos moguć?
Ako je općenito jasno kako se informacija prenosi putem konvencionalne žice (recimo električni signal kroz SWB kabel), onda je širenje radio valova proces koji u velikoj mjeri ovisi o mnogim parametrima medija i konfiguraciji vala. sama (frekvencija / talasna dužina).
Na primjer, prijenos informacija u optičkim mrežama moguć je zbog fenomena totalne unutrašnje refleksije svjetlosti (svjetlost je, kao što znamo, dijelom talas).
Neki talasi se šire (grubo govoreći) direktno od izvora do prijemnika. Ovo je takozvana linija vida. Ovdje ćemo dodati televiziju i mobilne komunikacije spomenute u pitanju. Pa, svima omiljeni Wi-Fi. Radio talasi koji se koriste u njima pripadaju VHF opsegu (ultrakratki talasi), a samim tim i mikrotalasima (super visoke frekvencije).
Šta određuje mogućnost proširenja ovog raspona? Opet, od prisutnosti prepreka. Različite prepreke (zidovi, stropovi, namještaj, metalna vrata, itd.) smještene između Wi-Fi i uređaja mogu djelomično ili značajno reflektirati/apsorbirati radio signale, što rezultira djelomičnim ili potpunim gubitkom signala.
U gradovima sa visokim zgradama, zgrade su glavna prepreka radio signalu. Prisutnost masivnih zidova (beton + armatura), limova, gipsa na zidovima, čeličnih okvira itd. utiče na kvalitet radio signala i može značajno pogoršati performanse Wi-Fi uređaja.
Zašto se ovo dešava? Otvaramo školski udžbenik fizike i pronalazimo fenomen difrakcije čiji je glavni uslov srazmjernost talasne dužine sa veličinom prepreka. Za iste 4g, valna dužina je 1 cm do 10 cm (a sada procijenimo visinu i dužinu zidova petospratnice). Stoga pokušavaju postaviti tornjeve mobilne komunikacije iznad gradskih zgrada tako da valovi ne samo da zaobilaze prepreke (difrakcija), već bukvalno padaju na naše glave.
Ali ne zaboravite na jačinu signala! Vjerovatnije je da će signal male snage pasti u zaborav nego snažan.
Ukratko za neprofesionalce:
1) Prijenos signala kroz zrak (bez žica) moguć je zbog prisustva takvog fizičkog fenomena kao što su elektromagnetski valovi ili, ukratko, radio valovi. (Zapravo, čak je i život nemoguć bez njih - to je jedan od temelja prirode). Čovječanstvo je prije više od 100 godina naučilo koristiti radio valove za prijenos informacija.
2) Vrlo je teško i dugo detaljno objasniti kako se to dešava, iako su neki pokušali ovdje. Pa probaću i ja. Digitalni signali (nule i jedinice) se kodiraju, šifriraju i konvertuju na poseban način. Iz skupa brojeva uklanjaju se suvišne informacije (na primjer, nema smisla prenositi mnogo nula ili jedinica u nizu, možete prenijeti samo informacije o tome koliko ih ima), zatim se miješaju na poseban način i malo dodaju se suvišne informacije - to je da bi se mogli povratiti izgubljeni podaci (greške tokom prijenosa su neizbježne), a zatim se moduliraju. U modulatoru se određenom skupu jedinica i brojeva pripisuje određeno stanje radio talasa (najčešće je to stanje faze i amplitude). Što je manji niz brojeva koji kodiramo, veća je otpornost na buku, ali se manja količina informacija može prenijeti u jedinici vremena (odnosno, brzina prijenosa informacija će biti niža). Tada se signal prenosi na željenu frekvenciju i šalje u zrak. Na prijemniku se vrši obrnuta konverzija. U stvarnosti, za različite protokole za prijenos informacija, dodaju se njihovi dodatni problemi: enkripcija, zaštitno kodiranje, često se modulirani signal ponovo remodulira (hijerarhijske modulacije). A sve u cilju povećanja brzine i kvaliteta prijenosa informacija. Što je više problema, to su uređaji viša, ali kada neki protokol za prijenos informacija postane masovan i standardan, cijena čipova počinje da pada, a uređaji postaju jeftiniji. Dakle, Wi-max nije baš bio lansiran - inženjeri raznih kompanija nisu se mogli dogovoriti oko standardizacije, a LTE je brzo otišao u mase.
Razlika između prenosa digitalnih signala od analognih je i to što se digitalni prenose u paketima. To omogućava prijemniku i predajniku da rade na istoj frekvenciji naizmjenično, kao i da distribuiraju signal među više korisnika u isto vrijeme tako da ga oni obično ne primjećuju. Neki protokoli dozvoljavaju nekoliko različitih odašiljača da rade na istoj frekvenciji, a metode modulacije "suočavaju se" s problemima visokog šuma i višestrukog prijema (to je kada nekoliko ponovno reflektiranih kopija istog radio vala udari u prijemnik, što je posebno tipično za gradove ).
Analogni signali (slika i zvuk) se prethodno digitaliziraju prije prenošenja digitalnim komunikacijskim kanalima, odnosno pretvaraju se u niz nula i jedinica, koji se, inače, također "rugaju": uklanjaju nepotrebne informacije, kodiranje od grešaka itd.
Digitalne metode prenošenja informacija nam omogućavaju da efikasnije i ekonomičnije koristimo ograničen prirodni resurs – radiofrekvencijski spektar (ukupnost svih mogućih radio talasa), ali, znate (ajde da plačemo), ako vanzemaljci ikada pronađu naše digitalne signale, oni će malo je vjerovatno da će ih dekodirati i razumjeti - vrlo je sve "uvrnuto". Iz istog razloga najvjerovatnije nećemo analizirati njihove signale.
Opšte karakteristike procesa prikupljanja, prenošenja, obrade i akumuliranja informacija.
1. Prikupljanje i registracija informacija- ovo je aktivnost subjekta tokom koje on prima informacije o objektu koji ga zanima. Prikupljanje informacija može vršiti ili osoba, ili uz pomoć tehničkih sredstava i sistema – hardvera. Na primjer, korisnik može sam dobiti informacije o kretanju vozova ili aviona, proučivši red vožnje, ili direktno od druge osobe, ili putem nekih dokumenata koje je ta osoba sastavila, ili korištenjem tehničkih sredstava (automatske informacije, telefon i sl.) . Zadatak prikupljanja informacija ne može se rješavati odvojeno od drugih zadataka, posebno zadatka razmjene (transfera) informacija.
Prikupljanje i registracija informacija organizirano je na različite načine:
§ Mehanizovano (na primer: unos podataka sa tastature);
§ Automatski (unos informacija pomoću posebnih uređaja (na primjer: pomoću skenera možete unijeti bilo koje tekstualne i grafičke informacije, pa čak i rukom pisani tekst; pomoću zvučne kartice računar snima zvukove muzike i glasa);
§ Automatski način organizovanja prikupljanja i registracije informacija omogućava prikupljanje podataka direktno sa senzora i njihov prenos na računar bez ljudske intervencije.
Prijenos informacija je neophodan za jedno ili drugo njihovo širenje. Opšta šema prijenosa je sljedeća: izvor informacija - komunikacioni kanal - primalac (primalac) informacije
Prijenos informacija može se izvršiti i prije obrade i nakon nje, jer početni podaci se obično obrađuju ne u mjestima njihovog porijekla, a rezultate obrade koriste različiti organi, koji se nalaze na mjestu obrade informacija.
Prijenos se vrši pomoću vozila i komunikacijskih kanala.
Glavni uređaji za brzi prenos informacija na velike udaljenosti trenutno su telegraf, radio, telefon, televizijski predajnik i telekomunikacione mreže zasnovane na kompjuterskim sistemima.
Za prijenos informacija tehničkim sredstvima koristi se uređaj za kodiranje za pretvaranje originalne poruke izvora informacija u oblik pogodan za prijenos, a uređaj za dekodiranje je neophodan za pretvaranje kodirane poruke u originalnu.
Prilikom prenošenja informacija potrebno je uzeti u obzir činjenicu da se informacija u ovom slučaju može izgubiti ili iskriviti, tj. smetnje su prisutne. Da bi se neutralizirale smetnje u prijenosu informacija, često se koristi redundantni kod otporan na greške, koji omogućava vraćanje izvorne informacije čak i u slučaju nekog izobličenja.
Prijenos informacija između računala vrši se korištenjem lokalnih i globalnih mreža. LAN prijenos omogućava da odvojeni računari rade zajedno, da više računara rješavaju isti zadatak, dijele resurse i rješavaju mnoge druge probleme. Globalna mreža pruža ogromne mogućnosti za prijenos informacija: e-mail, telekonferencije, WWW informacioni servis, chatovi, itd.
3. Aritmetička i logička obrada informacija.
Obrada podataka je uređen proces njegove transformacije u skladu sa algoritmom za rješavanje problema. Aritmetičku i logičku obradu informacija osoba može obavljati "od ruke do ruke" koristeći različite tehničke uređaje, na primjer, kalkulator ili korištenjem računara koristeći različite programe koji uzimaju u obzir specifičnosti zadataka koji se rješavaju.
U fazi obrade informacije mogu biti:
Primarni informacija je informacija koja nastaje direktno u procesu aktivnosti objekta i bilježi se u početnoj fazi.
Sekundarni informacija je informacija koja se dobija kao rezultat obrade primarne informacije i može biti posredna i rezultantna.
Srednji informacije se koriste kao ulaz za naknadne proračune.
Rezultat informacije se dobijaju u procesu obrade primarnih i međuinformacija i koriste se za donošenje upravljačkih odluka.
4. Skladištenje informacija- ovo je proces održavanja izvorne informacije u obliku koji obezbjeđuje blagovremeno izdavanje podataka na zahtjev krajnjih korisnika. Informacije se čuvaju kako u memoriji računara, tako i na tehničkim medijima (raznim diskovima), na papiru.
5. Transformacija informacija u obliku pogodnom za njegovu analizu.
Nakon rješavanja problema obrade informacija, rezultat se mora izdati krajnjim korisnicima u traženom obliku.Ova operacija se implementira u toku rješavanja problema izdavanja informacija. Izdavanje informacija po pravilu se vrši pomoću eksternih kompjuterskih uređaja u obliku tekstova, tabela, grafikona itd.
U savremenom svijetu komunikacioni sistemi igraju važnu ulogu u razvoju našeg svijeta. Kanali za prijenos informacija doslovno zapliću našu planetu, povezujući različite informacione mreže u jedinstvenu globalnu internet mrežu. Čudesni svijet modernih tehnologija uključuje napredna otkrića nauke i tehnologije, često povezana sa nevjerovatnim mogućnostima kvantnog svijeta. Sa sigurnošću se može reći da su danas kvantne tehnologije čvrsto ušle u naše živote. Svaka mobilna tehnologija u našim džepovima opremljena je memorijskim čipom koji radi koristeći tuneliranje kvantnog naboja. Slično tehničko rješenje omogućilo je Toshibinim inženjerima da 1984. naprave tranzistor s plutajućim vratima, koji je postao osnova za izgradnju modernih memorijskih čipova. Takve uređaje koristimo svakodnevno, ne razmišljajući o tome na čemu se zasniva njihov rad. I dok fizičari razbijaju mozak pokušavajući da objasne paradokse kvantne mehanike, tehnološki razvoj uzima u obzir nevjerovatne mogućnosti kvantnog svijeta.
U ovom članku ćemo razmotriti interferenciju svjetlosti i analizirati kako izgraditi komunikacijski kanal za trenutni prijenos informacija korištenjem kvantnih tehnologija. Iako mnogi smatraju da je nemoguće prenijeti informacije brže od brzine svjetlosti, uz pravilan pristup i takav zadatak postaje rješiv. Mislim da možete i sami da vidite.
Uvod
Sigurno mnogi ljudi znaju za fenomen koji se zove interferencija. Snop svjetlosti usmjerava se na neprozirno platno sa dva paralelna proreza iza kojih je ugrađeno projekciono platno. Posebnost proreza je u tome što je njihova širina približno jednaka talasnoj dužini emitovane svjetlosti. Projekciono platno proizvodi niz naizmjeničnih interferencijskih rubova. Ovaj eksperiment, čiji je pionir bio Thomas Young, demonstrira interferenciju svjetlosti, koja je postala eksperimentalni dokaz talasne teorije svjetlosti početkom 19. stoljeća.
Logično je pretpostaviti da bi fotoni trebali proći kroz proreze, stvarajući dvije paralelne svjetlosne trake na stražnjem ekranu. Ali umjesto toga, na ekranu se formira mnogo pruga u kojima se izmjenjuju područja svjetlosti i tame. Poenta je da kada se svetlost ponaša kao talas, svaki prorez je izvor sekundarnih talasa. Na mjestima gdje sekundarni talasi dopiru do ekrana u jednoj fazi, njihove amplitude se zbrajaju, što stvara maksimalnu svjetlinu. A tamo gdje su valovi u antifazi, njihove amplitude se kompenzuju, što stvara minimum svjetline. Periodična promjena svjetline pri superponiranju sekundarnih valova stvara ivice interferencije na ekranu.
Ali zašto se svetlost ponaša kao talas? U početku su naučnici pretpostavili da bi se fotoni mogli sudarati jedni s drugima i odlučili da ih puštaju jedan po jedan. U roku od sat vremena, obrazac interferencije se ponovo pojavio na ekranu. Pokušaji da se objasni ovaj fenomen doveli su do pretpostavke da je foton podijeljen, da prolazi kroz oba proreza i sudarajući se sa samim sobom formira interferencijski obrazac na ekranu.
Radoznalost naučnika nije dala odmora. Želeli su da znaju kroz koji prorez zapravo prolazi foton, pa su odlučili da posmatraju. Da bi se otkrila ova tajna, ispred svakog proreza su postavljeni detektori koji su fiksirali prolazak fotona. Tokom eksperimenta se pokazalo da foton prolazi samo kroz jedan prorez, bilo kroz prvi ili kroz drugi. Kao rezultat, na ekranu su se formirale dvije paralelne svjetlosne trake, bez ijedne smetnje. Gledanje fotona uništilo je talasnu funkciju svjetlosti, a fotoni su se počeli ponašati kao čestice! Dokle god su fotoni u kvantnoj nesigurnosti, oni se šire poput valova. Ali kada se posmatraju, fotoni gube svoju talasnu funkciju i počinju da se ponašaju kao čestice.
Nadalje, eksperiment je ponovljen još jednom, sa uključenim detektorima, ali bez snimanja podataka o putanji fotona. Unatoč činjenici da se eksperiment u potpunosti ponavlja prethodni, s izuzetkom mogućnosti dobivanja informacija, nakon nekog vremena na ekranu se ponovo formira interferencija svijetlih i tamnih pruga.
Ispostavilo se da ne utiče nijedno posmatranje, već samo ono u kojem je moguće dobiti informaciju o putanji fotona. A to potvrđuje i sljedeći eksperiment, kada se putanja fotona prati ne uz pomoć detektora postavljenih ispred svakog proreza, već uz pomoć dodatnih zamki, koje se mogu koristiti za vraćanje putanje kretanja bez interakcije s originalnih fotona.
kvantna gumica
Počnimo s najjednostavnijom shemom (ovo je samo šematski prikaz eksperimenta, a ne prava instalacijska shema).
Pošaljimo laserski snop do prozirnog ogledala (PP). Obično takvo ogledalo reflektira polovinu svjetlosti koja pada na njega, a druga polovina prolazi. Ali fotoni, koji su u stanju kvantne nesigurnosti, padaju na prozirno ogledalo, biraju oba smjera u isto vrijeme. Zatim se svaki snop reflektuje od ogledala (1) I (2) pogodi ekran, gde posmatramo ivice interferencije. Sve je jednostavno i jasno: fotoni se ponašaju kao talasi.
Pokušajmo sada da shvatimo kojom su tačno putanjom fotoni krenuli - duž gornje ili donje. Da bismo to učinili, na svaku stazu postavljamo down-konvertore (DK). Donji pretvarač je uređaj koji, kada ga udari jedan foton, proizvodi 2 fotona na izlazu (svaki sa polovinom energije), od kojih jedan udari u ekran ( signalni foton), a drugi pada u detektor (3) ili (4) (neradni foton). Nakon što dobijemo podatke od detektora, znat ćemo kojom putanjom je prošao svaki foton. U ovom slučaju, obrazac interferencije nestaje, jer smo tačno saznali kuda su fotoni otišli, što znači da smo uništili kvantnu nesigurnost.
Zatim ćemo malo zakomplicirati eksperiment. Postavimo reflektirajuća ogledala na putanju svakog "neaktivnog" fotona i usmjerimo ih prema drugom poluprozirnom ogledalu (lijevo od izvora na dijagramu). Prolazak drugog poluprozirnog ogledala briše informacije o putanji praznog fotona i vraća interferenciju (prema interferometarskoj shemi Mach Zehnder). Bez obzira na to koji od detektora radi, nećemo moći znati kojim putem su fotoni krenuli. Ovom zamršenom šemom brišemo informacije o izboru puta i vraćamo kvantnu nesigurnost. Kao rezultat, na ekranu će se prikazati obrazac interferencije.
Ako odlučimo da gurnemo ogledala, onda " single» fotoni će ponovo pasti na detektore (3) I (4) , a kao što znamo, uzorak interferencije će nestati na ekranu. To znači da promjenom položaja ogledala možemo promijeniti prikazanu sliku na ekranu. Dakle, ovo možete koristiti za kodiranje binarnih informacija.
Možete malo pojednostaviti eksperiment i dobiti isti rezultat pomicanjem prozirnog ogledala duž putanje "samac" fotoni:
Kao što vidimo "samac" fotoni prelaze veću udaljenost od svojih partnera koji udare u ekran. Logično je pretpostaviti da ako se slika na ekranu formira ranije, onda rezultirajuća slika ne bi trebala odgovarati da li određujemo putanju fotona ili brišemo ovu informaciju. Ali praktični eksperimenti pokazuju suprotno - bez obzira na udaljenost, slika na ekranu uvijek odgovara radnjama koje se izvode s single fotoni. Prema informacijama sa wikipedije:
Glavni rezultat eksperimenta je da nije bitno da li je proces brisanja obavljen prije ili nakon što su fotoni stigli do ekrana detektora.Slično iskustvo je opisano i u knjizi Briana Greena "Tkivo prostora i prostora". Čini se nevjerovatnim, mijenjaju uzročno-posledične veze. Hajde da pokušamo da shvatimo šta je šta.
Malo teorije
Ako pogledamo Einsteinovu specijalnu teoriju relativnosti, kako se brzina povećava, vrijeme se usporava, prema formuli:
gdje r je trajanje vremena, v je relativna brzina objekta.
Brzina svjetlosti je granična vrijednost, pa se za same čestice svjetlosti (fotone) vrijeme usporava na nulu. Ispravnije je reći za fotone ne postoji vrijeme, za njih postoji samo trenutni trenutak u kojem se nalaze u bilo kojoj tački svoje putanje. Ovo može izgledati čudno, jer smo navikli da vjerujemo da svjetlost udaljenih zvijezda stiže do nas nakon miliona godina. Ali sa ISO svjetlosnih čestica, fotoni dopiru do posmatrača u isto vrijeme kada ih emituju udaljene zvijezde.
Činjenica je da se sadašnje vrijeme za nepokretne objekte i pokretne objekte možda neće podudarati. Za predstavljanje vremena potrebno je prostor-vrijeme posmatrati kao kontinuirani blok rastegnut u vremenu. Isječci koji čine blok su trenutci sadašnjeg vremena za posmatrača. Svaki odsječak predstavlja prostor u jednom trenutku sa svoje tačke gledišta. Ovaj trenutak uključuje sve tačke u svemiru i sve događaje u svemiru koji se posmatraču čine kao da se dešavaju istovremeno.
Ovisno o brzini kretanja, isječak u stvarnom vremenu će podijeliti prostor-vrijeme pod različitim uglovima. U pravcu kretanja, rez sadašnjeg vremena se pomera u budućnost. U suprotnom smjeru, sadašnji vremenski odsječak pomiče se u prošlost.
Što je veća brzina kretanja, veći je ugao rezanja. Pri brzini svjetlosti, trenutni vremenski isječak ima maksimalni ugao pomaka od 45°, pri čemu se vrijeme zaustavlja i fotoni ostaju u istoj vremenskoj tački u bilo kojoj tački svoje putanje.
Postavlja se razumno pitanje, kako foton može biti u različitim tačkama u svemiru u isto vrijeme? Hajde da pokušamo da shvatimo šta se dešava sa svemirom brzinom svetlosti. Kao što znate, kako se brzina povećava, uočava se efekat relativističke kontrakcije dužine, prema formuli:
Gdje l je dužina, a v je relativna brzina objekta.
Nije teško vidjeti da će pri brzini svjetlosti bilo koja dužina u prostoru biti komprimirana na nultu veličinu. To znači da se u pravcu kretanja fotona prostor skuplja u malu tačku Planckovih dimenzija, u kojoj nestaje sam koncept prostor-vremena. Može se reći za fotone ne postoji prostora, budući da im je cijela putanja u prostoru sa IFR fotona u jednoj tački.
Dakle, sada znamo da bez obzira na pređenu udaljenost signal I single fotoni istovremeno stižu do ekrana i detektora, budući da sa tačke gledišta fotona ne postoji ni vremena ni prostora. S obzirom na kvantnu isprepletenost signal I single fotona, svaki uticaj na jedan foton će se trenutno odraziti na stanje njegovog partnera. Shodno tome, slika na ekranu uvijek mora odgovarati da li određujemo putanju fotona ili brišemo ovu informaciju. Ovo daje potencijal za trenutni prijenos informacija. Treba samo uzeti u obzir da se posmatrač ne kreće brzinom svetlosti, pa se slika na ekranu mora analizirati nakon što fotoni u stanju mirovanja stignu do detektora.
Praktična implementacija
Ostavimo teoriju teoretičarima i vratimo se praktičnom dijelu našeg eksperimenta. Da biste dobili sliku na ekranu, potrebno je da uključite izvor svetlosti i usmerite tok fotona na ekran. Kodiranje informacija će se odvijati na udaljenom objektu, kretanjem prozirnog ogledala na putu single fotoni. Pretpostavlja se da će uređaj za prijenos kodirati informacije u jednakim vremenskim intervalima, na primjer, za prijenos svakog bita podataka u stotinki sekunde.
Osetljiva digitalna matrica može se koristiti kao ekran za direktno snimanje naizmeničnih promena. Snimljene informacije se tada moraju odgoditi sve dok fotoni u praznom hodu ne stignu na svoje odredište. Nakon toga, može se početi analizirati snimljene informacije jednu po jednu kako bi se dobila prenesena informacija. Na primjer, ako je enkoder na Marsu, onda se analiza informacija mora započeti sa deset do dvadeset minuta zakašnjenja (tačno onoliko koliko je potrebno svjetlosti da stigne do crvene planete). Uprkos činjenici da se informacije analiziraju sa zakašnjenjem od nekoliko desetina minuta, primljene informacije će odgovarati onome što se prenosi sa Marsa u trenutnom vremenu. Shodno tome, zajedno sa usvojiteljski uređaj će morati instalirati laserski daljinomjer kako bi se precizno odredio vremenski interval od kojeg će početi analizirati prenesene informacije.
Takođe treba uzeti u obzir da okruženje ima negativan uticaj na prenete informacije. Kada fotoni prolaze kroz vazdušni prostor, dolazi do procesa dekoherencije, povećavajući interferenciju u prenošenom signalu. Kako bi se što više eliminirao utjecaj okoline, moguće je prenositi signale u svemirskom svemiru bez zraka pomoću komunikacijskih satelita za to.
Organiziranjem dvosmjerne komunikacije u budućnosti je moguće izgraditi komunikacijske kanale za trenutni prijenos informacija na bilo koju udaljenost koju naša letjelica može dosegnuti. Takvi komunikacijski kanali bit će jednostavno neophodni ako vam je potreban brz pristup internetu izvan naše planete.
P.S. Postojalo je jedno pitanje koje smo pokušali da izbegnemo: šta se dešava ako pogledamo u ekran pre nego što fotoni u praznom hodu stignu do detektora? Teoretski (u smislu Ajnštajnove teorije relativnosti), trebalo bi da vidimo događaje budućnosti. Štaviše, ako odbijemo besposlene fotone od udaljenog ogledala i vratimo ih nazad, mogli bismo znati svoju budućnost. Ali u stvarnosti, naš svijet je mnogo tajanstveniji, stoga je teško dati tačan odgovor bez provođenja praktičnih eksperimenata. Možda ćemo vidjeti najvjerovatniju budućnost. Ali čim dobijemo ovu informaciju, budućnost se može promijeniti i može se pojaviti alternativna grana razvoja događaja (prema hipotezi Everettovog višesvjetskog tumačenja). A možda ćemo vidjeti mješavinu smetnji i dva pojasa (ako je slika sastavljena od svih mogućih budućnosti).
Potreba za prijenosom informacija za različite objekte zasniva se na različite načine. Dakle, u automatizovanom sistemu upravljanja preduzećem, to je uzrokovano činjenicom da je prikupljanje i registracija informacija retko geografski odvojeno od njihove obrade. Procedure prikupljanja i registracije podataka tradicionalno se sprovode na radnim mjestima, a obrada se vrši u kompjuterskom centru. Prijenos informacija se vrši na različite načine: kurirskom službom, slanjem poštom, dostavom vozilima, daljinskim prijenosom putem komunikacijskih kanala. Daljinski prijenos preko komunikacijskih kanala skraćuje vrijeme prijenosa podataka. Vrijedi reći da su za njegovu implementaciju potrebna posebna tehnička sredstva. Neka tehnička sredstva prikupljanja i registracije, automatski prikupljajući informacije sa senzora instaliranih na radnim mjestima, prenose ih na kompjuter.
Interakcija između geografski udaljenih objekata odvija se razmjenom podataka. Podaci se isporučuju na zadatu adresu korištenjem podatkovnih mreža. Uočavamo činjenicu da je u savremenim uslovima distribuirana obrada informacija postala široko rasprostranjena, pri čemu se ϶ᴛᴏm mreže za prenos podataka pretvaraju u informacione i računarske mreže. Informacijske i računarske mreže(IVS) predstavljaju najdinamičniju i najefikasniju granu automatizovane tehnologije za procese unosa, prenosa, obrade i izdavanja informacija. Ne zaboravite da će najvažnija veza IVS-a biti kanal za prijenos podataka, čiji je blok dijagram prikazan na sl. 4.2.
Slika br. 4.2. Strukturni dijagram kanala za prenos podataka: UPD - uređaj za pripremu podataka; NKS - kontinuirani komunikacioni kanal; DKS - diskretni komunikacioni kanal; UPD - uređaji za povećanje pouzdanosti
Kontinuirani komunikacioni kanal (NCC) zajedno sa modemima koji rade na njegovim krajevima formira diskretni komunikacioni kanal (DCC), dok CCC i uređaji za poboljšanje pouzdanosti (UPD) formiraju kanal za prenos podataka.
U NCS-u, elementi podataka se prenose u obliku fizičkih signala, koji se opisuju kontinuiranim funkcijama vremena. Važno je znati da većina NCS-ova nije pogodna za prijenos signala koji prikazuju podatke bez prethodnog odobrenja. Vrijedi reći da su za takvu transformaciju predviđeni posebni uređaji - modemi. Modem je kombinacija modulatora i demodulatora. Via modulator informacioni signal utiče na određeni parametar nosećeg signala, zbog čega se spektar signala pomera u frekvencijsko područje, za koje se uočava najmanje slabljenje u izabranom NCS. Obrnuta operacija - prijelaz sa moduliranog signala (noseći signal) na modulirajući (informacijski signal) - se izvodi demodulator. Koncept DCS-a omogućava, apstrahirajući od fizičke prirode procesa koji se dešavaju u NCS-u, da predstavi ukupnost NCS-a i modema na njegovim krajevima, kao neku vrstu "crne kutije", čiji je ulaz niz kodni simboli - ulazna poruka. Ova ulazna poruka može biti neki tekst na ruskom, ili možda niz nula i jedinica. U prvom slučaju kažu da je ulazna abeceda DCS-a ϶ᴛᴏ uobičajena abeceda ruskog jezika, u drugom slučaju binarna abeceda (ili binarni kod).Mogu se opisati primjeri izlazne abecede na sličan način. U najjednostavnijem slučaju, abecede na ulazu i izlazu DCS-a se poklapaju. U praksi se mogu koristiti i DCS sa nepodudarnim ulaznim i izlaznim alfabetima, a same abecede su daleko od toga da se ograniče na one primjere koji su dati (ruski i binarni).Najčešće, posebno u teorijskim studijama i praksi računarskih mreža, DCS-ovi sa binarnim alfabetom se razmatraju kada su ulazne i izlazne poruke sekvence binarnog koda. Materijal objavljen na http://site
Konačno, završavajući opći opis komunikacijskog kanala, razmotrite UPDS. UPDS može biti posebna oprema dizajnirana za povećanje pouzdanosti prijenosa podataka, ili, posebno u savremenim informatičkim i računalnim mrežama, može biti poseban program i računar na kojem radi, može biti i element komunikacionog kanala i element sistema za obradu informacija. Paritet se može koristiti kao najjednostavniji način za povećanje pouzdanosti prijenosa informacija. Suština ϶ᴛᴏth metode je sljedeća. Na ulazu u komunikacioni kanal, UPD broji broj "1" u binarnom kodnom nizu - ulaznu poruku. Ako se broj "1" pokaže neparnim, "1" se dodaje na rep poslane poruke, a ako nije, onda "0". Na prijemnom kraju UPD komunikacionog kanala vrši se sličan proračun, a ako se kontrolni zbroj (broj "1" u primljenom kodnom nizu) pokaže neparan, zaključuje se da je informacija iskrivljena tokom prijenosa, u suprotnom primljena informacija se prepoznaje kao tačna (neiskrivljena) U opisanoj metodi koristi se jedna dodatna kontrolna znamenka. Ovo vam omogućava da otkrijete grešku u prijenosu u slučaju izobličenja jednog bita u poruci. Ova vrlo jednostavna metoda se koristi pri prijenosu podataka na velike udaljenosti. U slučajevima gde je verovatnoća izobličenja informacija tokom prenosa velika, potrebne su sofisticiranije metode, čije razmatranje zahteva posebna znanja (pre svega poznavanje teorije verovatnoće) i izvan je okvira našeg izlaganja. Ali čak iu potonjim slučajevima, kada se koristi tzv. kodiranje za ispravljanje grešaka, vrlo je često moguće izdvojiti određeni dio koji sadrži znakove izvorne informacijske sekvence i kontrolne bitove (može ih biti nekoliko, za razliku od našeg primjera). informacije, ali i u nekim slučajevima da ih ispravi. Uz paritet, jedini način da se dobije pouzdana informacija je ponovno prenošenje poruke. U slučaju ispravnih kodova, što je vrlo važno kada je cijena prijenosa visoka, moguće je ispraviti greške na prijemnom kraju komunikacionog kanala, čime se izbjegava ponovni prijenos informacija.
Obje primarne informacije mogu se prenijeti na daljinu sa mjesta njenog nastanka, kao i rezultirajuće informacije u suprotnom smjeru. U ovom slučaju, informacije o rezultatu se prikazuju na različitim uređajima: displeji, semafori, uređaji za štampanje. Protok informacija kroz komunikacione kanale do centra za obradu uglavnom se odvija na dva načina: na mašinskom nosaču i direktno do računara pomoću posebnog softvera i hardvera.
Daljinski prijenos se stalno razvija i poboljšava.
Treba napomenuti da je način prenosa informacija od posebnog značaja u višeslojnim međugranskim sistemima, gde upotreba daljinskog prenosa značajno ubrzava prelazak informacija sa jednog nivoa upravljanja na drugi i smanjuje ukupno vreme obrade podataka.
Mašinsko kodiranje- postupak mašinskog predstavljanja (snimanja) informacija na mašinskom mediju u kodovima usvojenim u računaru. Takvo kodiranje informacija vrši se prijenosom podataka sa primarnih dokumenata na magnetne diskove, s kojih se informacije unose u kompjuter na obradu.
Zapisivanje informacija na mašinski medij je naporna operacija, u čijem procesu dolazi do najvećeg broja grešaka. Stoga se operacije kontrole snimanja nužno izvode različitim metodama na posebnim uređajima ili na računaru. Pripremljeni i kontrolisani mašinski mediji pohranjuju se u ϲᴏᴏᴛʙᴇᴛϲᴛʙ procesnom centru, gde se obračunavaju, sklapaju i izdaju za obradu i rešavanje problema na računaru.
