[ Обновленные темы · Новые сообщения · Участники · Правила форума · Поиск · RSS ]
  • Страница 1 из 1
  • 1
Форум » Форум » Публикация » НОВАЯ ПАРАДИГМА
НОВАЯ ПАРАДИГМА
xolod83Дата: Среда, 17.04.2019, 08:36 | Сообщение # 1
Сержант
Группа: Администраторы
Сообщений: 25
Репутация: 0
Статус: Offline
Данная статья является продолжением статьи 2–2018 «Мехатронизация» в журнале «Электронный инноваци-
онный вестник» №2. Предлагается новая парадигма современного этапа развития науки и техники, человечества в
целом, возникшая на основе новой совокупности концепций, мехатронизация. Рассмотрены научно – технические
концепции, определяющие конкретные исследования и разработки, объединенные данной парадигмой.
Ключевые слова: парадигма, мехатронизация, миология, неврология, бионик, датчик – душа, остеология, синде-
смология, нейробионика, нанотехнологии, нанотрубки
Введение
В конце XX века и вначале XXI века происходит переход к информационному обществу, сопровождающийся ла-
винообразным ростом накапливаемой информации, и её обесценивания за 4-5 лет, в связи с этим приходится
мобильно реагировать на изменения.
Чем больше информации получает человек об окружающих его объектах, тем в большей степени он раскрывает
их сущность, получает возможность целенаправленно воздействовать на них. Уровень развития общества, поэтому во
многом зависит от объемов накопленной информации, способов ее хранения, обработки и передачи.
Новая научно-техническая концепция информатизации общества на основе информационных технологий с при-
менением ЭВМ по своей значимости можно сравнить лишь с наиболее выдающимися техническими открытиями в
истории человечества; их применение позволило увеличить скорость обработки информации в миллионы раз. Персо-
нальный компьютер сделал эти возможности доступными буквально для каждого человека.
Диалектика развития системы такова, что в процессе накопления информации выявляются научные и технические
достижения, которые не вкладываются в действующую парадигму и требуется новая.
Еще более подвиг к этом Интернет, возможность общения между собой самых удаленных уголков Земли, прове-
дение управления производством на расстоянии, возможность к более тесному общению людей с психофизическими
отклонениями с миром, с себе подобными, например, глухонемые.
Немаловажна следующая научно-техническая концепция – спутниковая и мобильная связь, в которой четко про-
слеживается фундаментальные результаты науки, воплотившиеся в технике и ставшие мощным ускорителем
производства.
Множество других концепций, которые будут рассмотрены в ходе исследований, дают нам совокупность концеп-
ций, которые могут быть объединены под названием новой парадигмы – мехатронизация.
Постановка задачи исследования
Задача исследования показать, что человечество от культа силы (мощности машин, ускорения различных перехо-
дов процесса производства) через права человека свободно осуществлять свои идеи переходит к культу разума
(изменению конструктивных принципов машин, обеспечению нового системного качества, перенос функциональной
нагрузки от механических узлов к интеллектуальным – электронным, компьютерным и информационным компонен-
там, интеллектуализации движения, освоению биоприводов).
Описание исследования
Новая концепция в области хранения информации – переход с аналоговых форматов к цифровым форматам. Осо-
бенно эта необходимость сказалась в спутниковой связи, где имеет место значительного удаления приемника от
передатчика, ограничения мощности. Спутниковая связь плохо подходит для передачи аналогового сигнала. Поэтому
сигнал, с целью обеспечения помехоустойчивости, оцифровывают, применяют специальные передающие антенны и
системы исправления ошибок. Следует отметить, что многие страны перешли с аналогового телевизионного вещания
к цифровому телевидению.
Новая научно-техническая концепция – голография и голографическое телевидение. Найден метод перезаписи
голографического изображения и таким образом устройство голографического изображения не за горами. Экран мо-
жет быть вертикальный или горизонтальный, и старик Хоттабыч будет ходить прямо по журнальному столику у
телезрителей в доме. К чему вспоминаем Хоттабыча, ведь лучшие детские фильмы придется перезаписывать в голо-
графическом изображении, что естественно потребует исследований и разработок нового оборудования.
Развития голографического телевидения позволит небосвод использовать как экран и даже может быть как цвет-
ной, будет светиться всеми цветами радуги. Возникнет голографическая индустрия, новые отрасли, успеть бы,
вскочить, хотя бы на подножку электромобиля.
Новая научно-техническая концепция – электромобили. Экологические, в первую очередь, а так же эконмические
проблемы заставили человечество вернуться вначале XXI века к электромобилям. К этому времени аккумуляторы
стали более совершенны. Так в 2010 году на одном заряде аккумулятора электромобиль Daihatsu проехал 1000 кило-
метров, а электромобиль Ventura развил максимальную скорость 515 км/ч. Процесс совершенствования
аккумуляторов и самих мехатронных систем электромобилей повысит возможности внедрения электромобильной
техники. Курортные города полностью перестраивают сервисное обслуживание под эксплуатацию электромобилей.
Экологический и экономический эффект будет значительным.
Новая концепция – нанонаука. Разработана наноразмерная архивная память, которая способна длительно хранить
данные высокой плотности. В основе конструкции такой памяти лежат углеродные нанотрубки и кристаллические
наночастицы железа, которые под воздействием низкого напряжения могут двигаться и конечная позиция наночасти-
цы фиксируется и прочитывается простым измерением сопротивления.
Нанотрубки нашли применение в радиоаппаратуре, механические колебания нанотрубки позволяют слышать ра-
диосигналы. Радио нанотрубки за счет малых размеров применяют в радиоуправляемых устройствах довольно малых
размеров, чтобы существовать в человеческой крови.
Применение нанотехнологии позволяет осуществлять прямое преобразование светового потока в движение. Так,
например, использование оптотермального отопления приводит к появлению градиентов поверхностного напряжения
жидкости, в результате предмет, изготовленный из вертикально связанных нанотрубок, встроенных в пластик, эф-
фективно поглощает свет и преобразует его в тепло. Когда предмет асимметрично нагревается, возникает движущая
сила на предмет по поверхности жидкости.
Для очистки стенок кровеносных сосудов от отложений холестерина нужны совершенно микроскопические дви-
гатели – размером с молекулу. Группа ZETTL смогла создать нанодвигатель – мехатронный модуль, с
использованием многочисленных слоев углеродных нанотрубок. Нанодвигатель представляет собой вращающуюся
металлическую пластину, на которой закреплена углеродная нанотрубка.
Низкие внешние напряжения с высокой точностью контролируют скорость работы и положение ротора – пласти-
ны. Это высокий уровень мехатронизации.
Сейчас мы приступаем к рассмотрению следующей научно-технической концепции, основной для новой пара-
дигмы – искусственный интеллект (ИИ).
Самый общий подход предполагает, что ИИ будет способен проявлять поведение, не отличающееся от поведения
человеческого, причём в нормальных ситуациях. Эта идея является обобщением подхода теста Тьюринг, который
утверждает, что машина станет разумной тогда, когда будет способна поддерживать разговор с обычным человеком,
и тот не сможет понять, что говорит с машиной (разговор идёт по переписке).
Наука об ИИ прошла путь, от зарождения фундамента математической теории вычислений – теории алгоритмов,
когда были созданы первые компьютеры, до гибридного подхода, который предполагает, что только синергийная
комбинация нейронных и символьных моделей достигает полного спектра когнитивных и вычислительных возмож-
ностей.
Например, экспертные правила умозаключений могут генерироваться нейронными сетями, а порождающие пра-
вила получают с помощью статистического обучения. Сторонники данного подхода считают, что гибридные
информационные системы будут значительно более сильными, чем сумма различных концепций по отдельности.
Было предложено создание систем искусственного интеллекта, основанных на моделировании рассуждений, где
теоретической основой служит логика, через агентно-ориентированный подход, развиваемый с начала 1990 годов,
основанным на использовании интеллектуальных (рациональных) агентов.
Согласно этому подходу, интеллект – это вычислительная часть (грубо говоря, планирование) способности дости-
гать поставленных перед интеллектуальной машиной целей. Сама такая машина будет интеллектуальным агентом,
воспринимающим окружающий его мир с помощью датчиков, и способной воздействовать на объекты в окружающей
среде с помощью исполнительных механизмов.
Этот подход акцентирует внимание на тех методах и алгоритмах, которые помогут интеллектуальному агенту
выживать в окружающей среде при выполнении его задачи. Так, здесь значительно тщательнее изучаются алгоритмы
поиска пути и принятия решений.
Логический подход может быть проиллюстрирован применением для этих целей языка и системы логического
программирования Пролог. Программы, записанные на языке Пролог, представляют наборы фактов и правил логиче-
ского вывода без жесткого задания алгоритма как последовательности действий, приводящих к необходимому
результату.
Искусственный интеллект развивается. Проблематика машинного обучения касается процесса самостоятельного
получения знаний интеллектуальной системой в процессе её работы. Это направление было центральным с самого
начала развития ИИ.
В середине XX века Рей Соломонофф изложил отчёт о вероятностной машине, обучающейся без учителя. Сто-
ронники данного подхода считают, что феномены человеческого поведения, его способность к обучению и адаптации
есть следствие именно биологической структуры и особенностей её функционирования. Данный подход отличается
от понимания искусственного интеллекта по Джону Маккарти, когда исходят из положения о том, что искусственные
системы не обязаны повторять в своей структуре и функционировании структуру и протекающие в ней процессы,
присущие биологическим системам.
Следующая научно -техническая концепция – робототехника. В 1962 году вышли в свет первые в США промыш-
ленные роботы «Версатран» и «Юнимейт», причём некоторые из них функционируют до сих пор, преодолев порог в
100 тысяч часов рабочего ресурса.
Если в этих ранних системах соотношение затрат на электронику и механику составляло 75 % к 25 %, то в насто-
ящее время оно изменилось. Конечная стоимость электроники продолжает неуклонно снижаться. Появление в 1970-х
годах недорогих микропроцессорных систем управления, которые заменили специализированные блоки управления
роботов на программируемые контроллеры, способствовало снижению стоимости роботов примерно в три раза. Это
послужило стимулом для их массового распространения по всем отраслям промышленного производства. Важней-
шие классы роботов широкого назначения – манипуляционные и мобильные роботы.
Манипуляционный робот–автоматическая машина (стационарная или передвижная), состоящая из исполни-
тельного устройства в виде– манипулятора имеющего несколько степеней подвижности, и устройства программного
управления, которая служит для выполнения в производственном процессе двигательных и управляющих функций.
Мобильный робот – автоматическая машина, в которой имеется движущееся шасси с автоматически управляе-
мыми приводами. Такие роботы могут быть колесными, шагающими гусеничными. Существуют также ползающие,
плавающие и летающие мобильные робототехнические системы.
Совершенствуется управление робототехническими системами. Решается комплекс задач, связанных с адаптаци-
ей робота к кругу решаемых им задач, программированием движений, синтезом системы управления и её
программного обеспечения .
Следующая научно -техническая концепция –военная техника. Ярким представителем мехатронных систем явля-
ется самолет с обратной стреловидностью крыла Су-47 «Беркут» производит впечатление футуристичной машины,
которая летает вопреки законам физики. Конечно, все это кажется только на первый взгляд. Подогревает интерес к
самолету нетрадиционная модель крыла. А его маневренность восхищает специалистов и пилотов.
Россия одной из немногих стран довела идею обратной стреловидности крыла до логического завершения. Эта
работа была трудоемкой, затратной для бюджета, но все труды имели смысл. Возможно, по этой причине Су-47
«Беркут» является предметом гордости конструкторов и военных, неоднократно выступает украшением авиационных
шоу. Самолет получил передовую авионику. Су-47 «Беркут» близок по характеристикам проекту «Стэлс». Техноло-
гии русского истребителя также позволяют оставаться незамеченным для радаров.
Еще одной интересной мехатронной системой является бронеавтомобиль «Каратель». Машина предназначен для
транспортировки военнослужащих спецназа, причем в десантном отсеке бойцы размещаются спина к спине, что
обеспечивает им круговой обзор и возможность вести огонь через бойницы.
Кроме того, машина оборудована системой из шести видеокамер, которые позволяют оценивать окружающую
обстановку при сложных метеоусловиях и в ночное время. Броня «Карателя» соответствует шестому классу. Подвес-
ка и дно машины защищены от минной опасности.
Весьма оригинальной является конструкция дверей: каждая из них состоит из верхней и нижней створки. При
этом нижняя створка выполняет функции подножки при десантировании. Определенные вопросы вызывает дизайн
передней части броневика с большими окнами, расположенными под чрезвычайно острым углом, водителю удобно
смотреть на дорогу с хорошим углом обзора.
Следующая научно -техническая концепция – микроэлектромеханические системы (МЭМС). Для них характерны
два признака. Первый – это размер, второй – наличие движущихся частей и предназначение к механическим действи-
ям. В мире они известны под аббревиатурой MEMS – MicroElectroMechanical Systems.
С микроситемами связывают тот технологический рывок, который человечество совершит в 21 веке, им предре-
кают совершить такой же переворот, который совершила в 20 веке микроэлектроника.
Микротехнологии развиваются на основе научно-технологического задела микроэлектроники. Вместе с тем, мик-
роэлектромеханические системы, призваны активно взаимодействовать, с окружающей средой. Кроме того,
конструкции систем обладают выраженной трехмерностью.
От классических механических систем их отличает размер – материалы в таком масштабе ведут себя несколько
иначе, чем в объемном виде, хотя микросистемы еще подчиняются законам классической физики, в отличие от нано-
систем. Тем не менее классическая физика предсказывает для микроустройств особенные свойства. Все это требует
ряда совершенно новых подходов к проектированию, изготовлению и материалам МЭМС.
Новые задачи в проектировании связаны с необходимостью расчета и моделирования не только задач схемотех-
ники и логики, но и совокупности проблем механики твердого тела, термоупругости, газо- и гидродинамики -
порознь или одновременно появляющихся в изделии. Что касается материалов, то несмотря на то, что монокристал-
лический кремний - традиционный материал микроэлектроники - имеет ряд уникальных свойств, необходимы другие
материалы с новыми сочетаниями электро-физико-механических свойств.
Новые задачи технологии связаны с наиболее характерными отличиями микросистем от изделий микроэлектро-
ники: если последние по существу двумерны и механически статичны, то микросистемы - это реальные трехмерные
структуры, элементы которых должны иметь возможность относительного механического перемещения. Эти новые
свойства требуют развития новых технологических операций для 3-D формообразования.
Поскольку МЭМС развиваются на стыке множества отраслей науки и техники, требуется участие в работах спе-
циалистов самых разных областей знания, которые могли бы эффективно взаимодействовать.
В ходе перехода ко второй стадии независимости от среды обитания – зависимости от Земли человека будет инте-
ресовать и сам человек, его устройство с точки зрения создания промышленного аналога.
Бионизация как новая концепция мехатронизации позволит создать мехатронные системы на основе биоприво-
дов(это не только мускульных приводов) – приводов с использованием достижений остеологии, синдесмологии,
миологии и неврологии(нейробионики), то есть создать бионика.
Бионик – промышленный аналог человека. Подумайте – не робот, не раб, а промышленный аналог человека, с
искусственным интеллектом на основе нейробионики. Его отличие от человека будет в отсутствии генотипа, и самое
нежелаемое – у него не будет природного (а для кого - то божественного) датчика – души, но зато можно говорить о
том, что жизнь может самозарождаться.
Основной закон мехатронизации – максимально эффективное движение при минимальных затратах энер-
гии.
Самый простой пример, если архитектор разработал дорожки движения людей к объекту, а люди идут по другому
пути к объекту значит, архитектор не знает основного закона мехатронизации. Люди экономят свою энергию. Для
этого архитектор должен рассчитать движения людского потока и принять правильное логистическое решение, обес-
печив эффективность движения.
Многие современные системы являются мехатронными или используют элементы мехатроники, поэтому посте-
пенно мехатроника становится «наукой обо всём», а процесс охвата этой наукой общества, отраслей, производства, ее
проникновение в другие науки называется мехатронизацией. Мехатронизация охватывает все и вся.
Заключение
В результате исследований совокупности новых научно-технических концепций, определяющей конкретные ис-
следования и разработки можно сделать вывод, что они должны быть объединены под новой парадигмой, а именно
под общим названием – мехатронизация, необходимо отважиться на признание новой парадигмы.
Старая парадигма – автоматизация, выполнила свое назначение на определенном этапе развития общества, но в
ней есть один немаловажный фактор – автоматизация неэффективности – неэффективна, мехатронизация исключает
данный фактор.
Изложен основной закон мехатронизации – максимально эффективное движение при минимальных затратах энер-
гии.
Список литературы
1.www.nanonewsnet.ru
2.Агустинович, А.Г. Разработки по наноматериалам исследовательской лаборатории ZETTL BERKELEY/А.Г.
Агустинович, Мн БНТУ
Прикрепления: 3-20182.pdf(2.61 Mb)
 
Форум » Форум » Публикация » НОВАЯ ПАРАДИГМА
  • Страница 1 из 1
  • 1
Поиск: