Большая энциклопедия техники
Шрифт:
Ядерный реактор
Ядерный реактор – источник энергии космического аппарата. Применяется в случаях, когда отсутствует техническая возможность использования каких-либо других источников энергии, например изотопных источников или солнечной энергии. Первым ядерным реактором, который прошел стадию испытаний на стенде и был успешно использован на космическом аппарате, считается американский SNAP-10A Реактор был размещен на космическом аппарате «Snapshot», масса которого составляла 440 кг. Запуск был осуществлен в апреле 1965 г. ракетой-носителем «Атлас».
В качестве топлива использовался уран-235, гидрид циркония выполнял функцию замедлителя, а натрий-калиевый расплав являлся теплоносителем. Электрическая мощность реактора составляла
Советская разработка «Ромашка», первый запуск которой был осуществлен в Институте атомной энергии и датируется августом 1964 г., представляла собой реактор на быстрых нейтронах и имела одинаковую с американским реактором тепловую мощность в 40 кВт. Термоэлектрический преобразователь, используемый в этом реакторе, был создан на основе кремний-германиевых полупроводниковых элементов и позволял получить электрическую мощность порядка 800 Вт.
Создание «Ромашки» было обусловлено работой в паре с импульсными плазменными двигателями, но со смертью С. П. Королева была остановлена дальнейшая работа над реактором. В результате чего он так и не был опробован в космосе.
Первый аппарат, который нес на своем борту ядерную установку, был запущен Советским Союзом 3 октября 1970 г.
Ядерная установка «Бук» разрабатывалась с начала 60-х гг. XX в. в НПО «Красная Звезда». Реактор на быстрых нейтронах БР-5А выдавал тепловую мощность порядка 100 кВт.
Выходная электрическая мощность реактора, в качестве топлива в котором использовался уран, составляла около 3 кВт, которая получалась с помощью полупроводникового термоэлектрического генератора, являвшегося разработкой Сухумского физико-технического института.
За период с 1970 по 1988 г. было запущено 32 космических аппарата, которые использовали в ходе своей работы этот реактор. По окончании работы радиационно опасная часть отделялась, в результате чего становилась очередным техногенным объектом, который впоследствии стали называть «космическим мусором».
Раздел 20. Робото– и кибертехнологии
Военные роботы Irobot Packbot (робот-сапер)
iRobot Packbot (Робот-сапер) – компания «iRobot» разработала новый вид роботов, которые смогут заменить человека для проведения некоторых действий, опасных для людей.
Новая версия этого робота (iRobot Packbot 510) имеет усовершенствованное шасси, которое повышает маневренность и позволяет преодолевать некоторые виды препятствий, среди которых могут быть даже лестницы. Новая встроенная камера теперь стала цветной и может поворачиваться около своей оси на угол до 220°. К другим немаловажным характеристикам камеры относится 312-кратное увеличение, автоматическая фокусировка изображения, а также режим ночного видения. Как утверждают разработчики, новая версия этого робота имеет более простое управление, которое ведется с помощью всем известных джойстиков (геймпадов) и цифрового экрана, который связывается со встроенной камерой робота посредством радиосигналов частотой 2,4 ГГц. Связь может вестись на расстоянии до 1 км. Автономно работать робот может от 4 до 24 ч благодаря дополнительному аккумулятору. Робот может поднимать объекты весом до 13,5 кг, несмотря на то что его собственный вес составляет около 19 кг. Техническая характеристика робота: длина – 88 см, ширина – 51 см, высота – 19 см. Скорость робота может достигать 2,6 м/с (9,36 км/ч).
На сегодняшний день около 800 таких роботов по всему миру делают свою работу.
Домашний робот Irobot Rumba
iRobot Rumba – разработка компании «iRobot». Этот вид роботов предназначен для оказания помощи человеку в ведении домашнего хозяйства, в частности – чистки пола. Rumba использует искусственный интеллект для определения площади поверхности пола, а также определяет время выполнения в соответствии
с параметрами комнаты. Превосходно очищает твердые поверхности, такие как дерево, линолеум, плитка, ковер и др. С помощью сенсоров робот может обнаруживать стены, обходя их стороной. Также возможно добавление виртуальной стены, чтобы ограничить область очистки. Rumba способен обнаруживать и обходить ступеньки. Дополнительные сенсоры обнаруживают большие скопления грязи. На подобные места робот тратит больше времени.Высокоэффективный вакуум имеет широкий путь очищения и состоит из трех этапов очистки. Это вращающиеся щетки, которые способны очищать местность от крупных объектов, и вакуум, способный засасывать мелкие объекты, грязь, шерсть домашних животных и т. д.
В начале работы робот проходит путь в виде спирали, а затем может путешествовать по всей поверхности пола в любом направлении, которое зависит от параметров комнаты и степени загрязнения отдельных участков. Превосходный интеллект Rumba обнаруживает и проводит очистку вдоль стен, игнорируя столкновения с посторонними объектами.
Мощная батарея позволяет работать в непрерывном режиме до 120 мин. Заряжается батарея около 7 ч.
Искусственный интеллект
Изначально в истории сложилось три направления ИИ:
1) исследуются механизмы и структура работы мозга человека, а также происходит раскрытие тайн мышления. В этом направлении строятся модели, проводятся эксперименты, а также эти модели усовершенствуются;
2) интеллектуальная деятельность в этом направлении моделируется с помощью ЭВМ, создаются алгоритмы для решения задач;
3) симбиоз естественного и искусственного интеллектов. Создаются связи между машиной и человеком.
ИИ сначала применялся в простых задачах, таких как шашки и шахматы. Были построены многочисленные модели, которые могли играть с реальным человеком. При этом, когда машина играет с человеком, она сама обучается. Подобная машина однажды сразилась с лучшим американским игроком в шашки Р. Нили и победила. Такой результат был достигнут благодаря занесенным в машину правилам игры. А также она знала, что терять свои фигуры – это плохо, а брать чужие – хорошо. Основываясь на этом, машина просчитывала возможные ходы, а затем выбирала один из лучших и делала ход. Нельзя сказать, что все мог предусмотреть автор программы. Машина самостоятельно училась на накопленном опыте.
Еще одной логической игрой являются шахматы. Для того чтобы иметь хорошие шансы на победу, машина должна просчитывать все возможные ходы, а затем выбрать наилучший. Но это может показаться невозможным, потому что таких ходов могут быть миллионы. За то время было создано большое количество машин, которые могут играть в шахматы. А в 1974 г. проводился международный турнир между машинами. В нем выиграла советская машина с именем «Каисса». Известный факт проигрыша Каспарова компьютеру IBM с шахматной программой Deep Blue подтверждает потенциал искусственного интеллекта. Конечно, машина была довольно мощной (она состояла из 256 процессоров, каждый имел по 4 Гб памяти на жестком диске и по 128 Мб оперативной памяти). Такая машина могла просчитывать до 100 млн различных ходов в секунду.
ИИ может применяться не только для проведения игр с живыми людьми. Например, при его помощи создаются разнообразные переводчики текстов с одного языка на другой.
Принцип работы таких программ заключается в основных правилах и принципах перевода делового и разговорного текстов. Но все-таки подобные системы еще не доведены до совершенства.
Еще одной сферой применения ИИ является перцептрон – прибор для распознавания объектов.
Принцип его работы состоит из двух фаз: обучения и распознавания. В первой фазе машине предлагается запомнить некоторые объекты и класс, к которому они относятся. Вторая фаза заключается в том, что прибору предлагаются новые объекты (которые в первой фазе не использовались), и он должен распознать их и по возможности правильно определить класс.