CFA LogoCFA Logo Computer
Загрузка поиска
Новости Компьютеры Прайс-лист [Новое] Прайс-лист [Б/У] Для ноутбуков Конфигуратор ПК Заказ, Оплата, Доставка Сервис объявления Драйвера Статьи Как нас найти Контакты
Новости
RSS канал новостей
Список материнских плат компании Biostar пополнился свежими моделями под поколения процессоров Intel ...
Похоже, что компания Gionee в эти дни очень сильно занята. Только недавно мы сообщали об анонсе ...
Компания Enermax в своем коротеньком пресс-релизе рассказала общественности о старте серии недорогих ...
SteelSeries представляет новую игровую клавиатуру APEX 150, которая дает игрокам высочайшую надежность ...
Пока в Сети живо обсуждают информацию о возможном выпуске компанией NVIDIA графического ускорителя ...
Самое интересное
Программаторы 25 SPI FLASH Адаптеры Optibay HDD Caddy Драйвера nVidia GeForce Драйвера AMD Radeon HD Игры на DVD Сравнение видеокарт Сравнение процессоров

АРХИВ СТАТЕЙ ЖУРНАЛА «МОЙ КОМПЬЮТЕР» ЗА 2003 ГОД

Органичные дисплеи

Владимир СИРОТА vovsir@yandex.ru

«Коль там будут бабы, не вернусь живым… ну а нет — так быть мне вечно голубым…» — напевал Робинзон Крузо, мастеря вместе с Пятницей большую пирогу для плавания на соседние острова. В каком именно месте атлантического побережья Тихого океана происходило сие действо, Д.Дефо скромно умалчивает, но именно где-то там берет свое начало и наша история...

Хитрое вступление

Свет из глубин

Что известно человечеству о Мировом Океане? До сравнительно недавних времен господствовала точка зрения, что его дно представляет собой ровное плато, на которое непрерывным дождем падают останки отживших свой век морских организмов. И только лишь в начале XX века была открыта Великая Подводная Страна со своими горными хребтами, долинами, тектоническими разломами, действующими вулканами. Споры же о том, есть ли жизнь в царстве вечной тьмы и огромных давлений, продолжались еще дольше.

В 1948 году Ганс Петтерсон заявил, что в морских пучинах на глубинах более 6500 м жизни нет. Ибо при тамошнем давлении в 650 атмосфер гибнут даже простейшие организмы. Но наука не замедлила доказать ошибочность этого вывода. Уже в 1949 году датское экспедиционное судно «Галатея» подняло драгу с глубины 10190 м. Из нее извлекли 25 морских анемонов, 75 голотурий, 5 двустворчатых раковин, другие живые существа. Они жили там, где давление превратило в мелкий порошок опущенные с судна стеклянные поплавки.

Сегодня уже известны многие сотни видов рыб, обитающих на глубине более 3000 м, свыше ста живущих на вдвое большей глубине. И даже в пучинах, глубже 10 000 м, живут отдельные виды организмов. О многих из которых люди до сих пор не имеют ни малейшего представления.

Одной из неизученных тайн глубин, порождающей всевозможные слухи, до недавних пор считалось так называемое глубинное свечение океана. Это явление было известно издревле, приводя в трепет мореплавателей еще со времен первых океанских плаваний. Если вы читали книгу Ж.Верна «20 тысяч лье под водой», то несомненно встречали там упоминание нескольких подобных случаев. Чтобы изложенное там не казалось авторским вымыслом чистой воды, позволю себе сослаться в этом вопросе на авторитетные научные источники. «Нет оснований не доверять десяткам записей, сделанных за несколько десятков лет штурманами ряда стран, — пишет Н.Тарасов о так называемом фигурном свечении океана. — Фигурное свечение — это не светящийся след за кормой теплохода, не полыхающие огни на прибойных волнах. Это гигантские колеса или спицы, вращающиеся с большой скоростью, светящиеся полосы, перечеркивающие океан от горизонта до горизонта, огромные флюоресцирующие пятна, поднимающиеся из глубин» (Тарасов Н.И. «Свечение моря». — М., Наука. — 1956. — С. 369). Вот еще отрывок из книги Тарасова: «В восточной части Бенгальского залива в декабре 1927 года и в декабре 1929 года примерно на 14° с.ш. и 98° в.д. наблюдались как бы вращающиеся светящиеся колеса без обода. Промежуток во времени прохождения «спиц» был в первом случае 0.5 с, во втором — 2 с. В первом случае направление менялось дважды, сначала оно было против часовой стрелки, затем по ее ходу и под конец снова против. Интервалы между переменами направления были равны пяти минутам». Другой абзац из той же книги: «А на пароходе «Чиндвара» 30 сентября 1926 года (23° градуса 55 с. ш. и 56 — 55в. д.) наблюдали очень быстрое, очень яркое вращение лучей против часовой стрелки. Создавалось впечатление, что мощный прожектор светит из-под воды. Свет был такой сильный, что даже не были видны огни впереди идущего судна».

Способность «световых мельниц» изменять направление движения — не единственная их странность, вызывавшая удивление исследователей. Они могут убыстрять и замедлять ход, свечение может становиться слабее или ярче. Подобное явление, наблюдавшееся с парохода «Бинтанг» 18–19 июня 1909 года, описал И.И.Гительзон в книге «Живой свет океана» (М., Наука, 1976): «Волны света шли с запада на восток. Постепенно они приняли форму длинных лучей, исходящих из общего центра на горизонте или за ним, и вращались по часовой стрелке. Причем лучи были не прямые, а вогнутые с той стороны, куда вращались. Вся система двигалась, уменьшая скорость вращения, и наконец, исчезла. Это явление продолжалось минут пятнадцать... Ширина лучей при соприкосновении с бортом достигала примерно 2 м, темные промежутки вдвое шире».

Вот еще интересная выдержка. Газета «Неделя» в №18 за 1977 год рассказала о фигурном свечении, которое наблюдали с советского экспедиционного судна «Владимир Воробьев»: «Выполнив океанографические исследования, его команда вдруг заметила, что вокруг судна в радиусе 150–200 м вращалось против часовой стрелки яркое белое пятно, распадаясь на восемь частей. Эхолот зафиксировал глубину места — 170 м, одновременно показав присутствие под килем некой массы на глубине 20 м. ...Свет пробегал волнами в форме восьми вращающихся загнутых лучей, напоминающих лопасти турбины. Через полчаса свечение ослабло и диаметр «колеса» уменьшился до 80–100 м».

Кстати, многие наблюдатели отмечают, что «колеса», полосы и пятна находятся не на поверхности, а на некоторой глубине, под ними же видно какое-то темное образование.

Дополним, что подобные явления таинственного свечения океана документально описаны многими известными путешественниками, в частности и Т.Хейердалом.

И. Гительзон, в свою очередь, отмечает, что «свет в море возникает только в живых организмах — в клетках животных и растений или в их выделениях. Море не производит иного света, кроме того, который излучают живые обитатели... Но картины интенсивного свечения удается увидеть нечасто, а чудесные спектакли природы с фигурными свечениями видели далеко не все моряки».

Собственно, подобные вышеописанным истории и положили начало развитию биодисплеев...

По приказу Рейхсканцелярии

Как известно, во времена правления Гитлера германское руководство было чрезвычайно падко на всякие оккультные исследования. Но, надо отдать им должное, и естественные науки не оставались без внимания. Конечно, сообщения о ярком и непонятном свечении океана не могли не заинтересовать немецкое руководство. И молодые ученые Дрезденского университета, Фриц Хайнц и Ерик Шаубергер, получают задание изучить феномен, который часто засекали и немецкие подводники во время своих переходов по Тихому океану. В августе 1938 г. на подводной лодке U-65 Хайнц и Шаубергер отправляется в научную экспедицию к островам Роратонга.

Полуторагодичное предприятие немцев увенчалось успехом. Ученым удалось выяснить и изучить природу явления, смущавшего многие умы. Ведь подводная лодка предоставила исследователям гораздо больше возможностей, нежели учеными, имевшим в своем распоряжении надводные корабли. В первую очередь, немцы установили, что свечения отмечались у активно действующих подводных вулканов. Но не могли же подводные потоки лавы порождать яркий, похожий на электрический свет. Впрочем, ученые заметили, что подобное свечение исходит во время активного состояния вулканов, когда из них выделяется много тепловой энергии. При интенсивных извержениях свет распространяется не только от стационарных источников в окрестностях вулкана, но и от выброшенных в воду облаков жидкой серы, которые могут плыть, уносимые океанскими течениями, на очень далекие расстояния.

Исследователям оставалось найти источник загадочного свечения. Лабораторные опыты, проведенные учеными, показали, что причиной таинственного свечения является бактерия солнечник (Heliozoa, рис. 1) из отряда бактерий Actinosphaerium eichorm. Рис. 1.Бактерия солнечник (Heliozoa)Данный вид относится к анаэробам.

Ликбез. Анаэробы — это организмы, способные жить и развиваться при отсутствии свободного кислорода. Отличают облигантные (безусловные) и факультативные анаэробы. Вид анаэроба Heliozoa является облигантным, живет на глубине у жерл подводных вулканов и жизненные силы черпает благодаря тепловыделению недр, питаясь неорганическими веществами и обитает в серной среде. Свое название «солнечника» микроорганизм получил за способность излучать яркий свет путем преобразования (рассеивания) излишков поступающей тепловой энергии. Происходит это с помощью органов клеточной оболочки —псевдоподий, в которые микроорганизм вливает при необходимости слишком разогретую цитоплазму. Таким вот нехитрым образом природа решила проблему отвода у примитивных организмов излишков тепла.

В ходе своих экспериментов молодые немецкие ученые заметили — стоит чуть подогреть капельку водно-серного раствора, содержащего Heliozoa, как капля начинает интенсивно светиться. Подогревая плоскую пластинку с раствором, на ней удавалось получать самые причудливые узоры. Именно это и подтолкнуло молодого Хайнца создать, базируясь на этом принципе, устройство отображения —первый биомонитор.

После возвращения в Дрезден ученым были выделены средства для дальнейших исследований и поставлена конкретная задача — разработать дисплей для немецкой шифровальной машинки Enigma.

Устройство первого спроектированного немцами дисплея оказалось весьма примитивным. По сути матрица нагревательных элементов (эдаких мини-электрических печек) подогревала тонкий плоский «аквариум», наполненный сероводородным раствором с Heliozoa. В месте экрана, соответствующем активному участку матрицы, куда подводилось тепло, возникало яркое свечение, по форме соответствующее активным элементам матрицы. Легко понять, что таким образом можно было формировать практически любые изображения. К чести немцев, принципиальная схема работы биодисплея с тех пор не изменилась, хотя новые технологии подняли ее на совершенно новый уровень. Но об этом позже. А пока…

…Пока немецкие ученые столкнулись со сложностью управления матрицей нагревательных элементов. До вывода динамических изображений дело так и не дошло — удавалось получать только устойчивые статические картинки. Возможно, прогресс и был бы в итоге достигнут, но во время печально известной бомбардировки авиацией союзников Дрездена Хайнц погиб, серьезно пострадал и Шаубергер. Их лаборатория при заводе была разрушена. После лечения в госпитале Шаубергер, собрав уцелевшие материалы, передал их на хранение в архивы Вермахта, ибо сам был направлен командованием на работу в «Зондергруппе 13». Именно эта группа безуспешно (хотя, кто знает, материалы по диску Белонце после войны достались американцам) пыталась создать летающую тарелку (во время сражения в небе над Германией во вторую мировую летчики часто наблюдали присутствие НЛО и даже пытались вступать с ними в бой).

После войны материалы по работам Хайнца и Шаубергера попали к американцам. Эти исследования никого особо не заинтересовали, тем более что в качестве устройств отображения информации в мир входили электронно-лучевые трубки. И дело «залегло» в архивах Пентагона. Там бы оно и кануло в Лету, если бы не попалось на глаза Томасу С. Рэю.

Вторая жизнь биодисплеев

Немецкими исследованиями Рэй заинтересовался еще в 1980 году, когда заканчивал докторскую диссертацию в Гарварде и работал над проектами по биотехнологиям, финансируемыми военным ведомством. Он сразу увидел перспективу, которую таили в себе пожелтевшие отчеты почти сорокалетней давности.

Получив финансовую поддержку, Рэй отправился по местам давней экспедиции немцев. Посетив один из островов архипелага Роратонга, американец застал местных папуасов за интересным занятием — под вечер, во время какого-то праздника, они намазывали тела прибрежной глиной. Каково же было удивление исследователя, когда нанесенные на тела узоры в темноте стали светиться, хоть и не ярко (рис. 2). Взяв пробы глины и проведя исследование, Рэй установил, что это сернистая вулканическая глина, в которой плодились и размножались искомые микроорганизмы Heliozoa — им для свечения было достаточно даже тепла человеческого тела (!). Ученый понял, что ему улыбнулась удача...

С тех пор, увы, информации о ходе исследований по проекту биодисплеев в прессу проникало немного — работы были засекречены и проводились на деньги Пентагона. Просочилась только информация о том, что выпускаются монохромные биодисплеи высокого разрешения, используемые для военных нужд (рис. 3). Лишь совсем недавно наработки в этой области были частично рассекречены и стали достоянием общественности, хотя опять же в ограниченных рамках.

Рис. 2.   Рис. 3. Биодисплей

Во-первых, на сегодня уже получены цветные биомониторы (рис. 4), которые по своим характеристикам заметно превосходят нынешние массовые дисплеи. Например, КПД биодисплея практически достигает 94%. Эти устройства стали пленочными, то есть приобрели гибкость, им можно придать любую форму. Помимо этого, они могут становиться полупрозрачными, а то и вовсе прозрачными — известно, что именно такие модели применяются в кабинах разрабатываемых сейчас перспективных американских самолетов F-25.

Принцип работы дисплея остался тем же: в месте выделения тепла из матрицы тепловых элементов бактерии Heliozoa начинают интенсивно светится. Чтобы микроорганизмы не скапливались в наиболее активных местах тепловыделения матрицы (особенно часто светящихся точках), по ней периодически проводятся перманентные операции теплораспределения. То есть более слабое, блуждающее тепловое поле равномерно рассеивает бактерии по площади экрана биодисплея. Если этого не делать, бактерии сосредотачиваются в наиболее теплых участках (рис. 5), где постоянно срабатывают тепловые элементы. В итоге, возникает эффект «помутнения» дисплея. Он проявляется в том случае, когда в долго остававшихся неактивными областях экрана отображается очень тусклый свет или вообще исчезает всякое свечение.

Рис. 4. Цветной биомонитор   Рис. 5.

Но главное достоинство биодисплев — их высочайшее разрешение, которое можно повышать практически до размеров пикселя, сравнимых со светящимся пятном (точкой) от одной-двух бактерий. Вот какая детализация! Это гораздо выше требований обычного «невооруженного» человеческого зрения. Что и обеспечивает недостижимое на мониторах других типов качество картинки — достаточно посмотреть на нынешние американские военные тренажеры с использованием виртуальной реальности. Причем, что важно, размеры пленочных биодисплеев могут быть практически неограниченными — знай, добавляй новую пленку.

Сама матрица теплоэлементов современного биомонитора имеет фрактальную структуру — именно это позволяет формировать идеальные по четкости и детализации изображения. Название «фрактал» происходит от латинского слова fractus, что значит «сломанный, разбитый, расчлененный». Именно таким свойством и отличается всякая фрактальная структура от привычных нам фигур или тел. Дело в том, что она не задается сразу в готовом виде, как, скажем, окружность или куб, а образуется путем бесконечного (в принципе) повторения какой-либо исходной формы во все уменьшающемся масштабе по определенному алгоритму, инструкции или формуле. Важнейшее свойство фрактала — так называемое самоподобие: при каком бы увеличении ни рассматривались эти структуры, в них постоянно повторяется, все уменьшаясь, одна и та же форма (в нашем случае треугольный пиксель). А поскольку за видимой сложностью фрактала, как мы знаем, скрывается очень простой алгоритм, то отсюда следует и легкость управления выводом сложной графики на биодисплеи — здесь не требуется супермощных чипов, даже уровня встроенных в современные ЖК-мониторы. За исключением разве что биомониторов высочайшего разрешения (используются для изучения траекторий частиц после ядерных взрывов, в случае высокоточных проектных работ и т.п.)

Структура ячеек матрицы биодисплея базируется на множестве Мандельброта — фрактале, названном по фамилии открывшего его математика из фирмы IBM Бенуа Мандельброта. Как и всякий фрактал, ММ задается удивительно простым алгоритмом: zz2+c. Здесь переменная z и константа с — комплексные числа, отображаемые точками на координатной плоскости, где и формируется пространственный образ множества. Работа алгоритма вывода картинки состоит в последовательном вычислении сумм, причем в формулу каждый раз подставляется значение z, полученное на предыдущем шаге. Простые операции сложения — отсюда и высокая скорость вычисления логикой дисплея параметров вывода картинки. Для канонического вида ММ начальная величина z = 0. Ясно, что в этом случае алгоритм увеличения разрешения сводится к бесконечной формуле ...(((с2 + с)2 + с)2 + с)2 +... Если теперь на комплексной плоскости окрасить все значения с, не «уводящие» сумму в бесконечность, из них складывается определенная детализированная фигура — изображение на биодисплее («Зарубежное военное обозрение», №1 2003 г.).

То, что биодисплеи наконец вышли из стен Пентагона на суд общественности, говорит о том, что скоро они начнут появляться на столах американских юзеров. А раз так, то и у нас вскоре можно ожидать распространения подобных устройств. Кстати, при потрясающем качестве изображения такие дисплеи еще и до безобразия дешевы в производстве. Намек улавливаете? Видимо, ЖК-устройствам скоро пора будет собираться на заслуженный отдых…

Вот, пожалуй, и все, буду прощаться. Ибо северное и южное полушария мозга настойчиво призывают меня ко сну. Не могу им отказать…

Рекомендуем ещё прочитать:






Данную страницу никто не комментировал. Вы можете стать первым.

Ваше имя:
Ваша почта:

RSS
Комментарий:
Введите символы: *
captcha
Обновить





Хостинг на серверах в Украине, США и Германии. © www.sector.biz.ua 2006-2015 design by Vadim Popov