Неметрическое

Читаю ругательный пост про Сухой Суперджет от авиационного механика. О том, что самолёт сильно страдает от “нестандартных технических решений”, хотя иногда создаётся впечатление, что он его хает только потому, что Сухой — не Боинг 🙂 В частности, он сильно возмущается наддувом бака с гидравлической жидкостью. На Боингах и Эрбасах она делается при помощи сжатого воздуха, отбираемого от компрессора, или азотом. А на Сухом она делается поршнем, что вызывает сложности — поршень давится азотом высокого давление, и никак иначе, поэтому если почему-то азота нет, то бак ты не наддуешь, и гидравлика может не работать.

Почему сделали так, а не как на Боинге? Предположу, что Сухие не стали изобретать велосипед, и взяли уже придуманный узел от какого-нибудь боевого самолёта, типа Су-34. Поршень имеет свои преимущества: в баке не болтается газовый пузырь, поэтому если делать какие-нибудь фигуры высшего пилотажа или просто лететь вверх ногами, то в гидравлическую систему попадёт газ, она не будет работать, и разобьёсся к соответствующей матери. Бочку, впрочем, сделать можно.

На сугубо гражданском самолёте это, конечно, нафиг не надо, но то отдельный разговор. Эмбраер тоже так делает, “по-нашему, по-бразильски”.

Всё это была присказка. Удивило меня в этом посте не это. Вот что меня удивило:

Нет, не скалывающаяся краска. И даже не то, что на русском самолёте стоит американский манометр калифорнийской компании Роджерсон-Кратос.

Удивило меня то, что давление на русском ероплане меряется в наших посконных фунтах на двадратный дюйм (PSI). Только позавчера я поддувал шины своего пикапа до пятидесяти фунтов на квадратный дюйм 🙂 Гляди-ка, и на иностранных еропланах точно так же. И на европейском Эйрбасе давление тоже меряют в PSI.

Рехнуться. А вы всё спрашиваете, “когда же, наконец, Америка перейдёт на метрическую систему?” Полагаю, что в отдельных нишах на метрическую систему даже зарубежные страны не перейдут никогда, как водопроводные и газопроводные трубы в России до сих пор меряют в дюймах.

Игры с акселерометром

Решил немного попробовать поиграться с акселерометрами. Чисто по приколу. Оказалась весьма занятная вещь.

Современные акселерометры работают по пьезодинамическому принципу. Грубо говоря, есть полый куб, сделанный из пьезоэлектрических пластин, а внутри куба — шарик. В зависимости от положения куба и ускорения, им испытываемого, шарик по-разному давит на пластины, и получается электрический сигнал. Самые простые акселерометры выдают аналоговый сигнал, который можно считывать в микроконтроллер через АЦП.

Взял совсем недорогой и простенький акселерометр ADXL335 (картинка с Adafruit):

ADXL335

Даже тупо по надписям на плате сразу понятно, как с ним работать.

В качестве интерфейса между компьютером и акселерометром взял свою старенькую Arduino UNO (чего ж ещё, для исследовательских-то целей).

Теперь немного технического описания и математики. ADXL335 я питаю от 3.3 вольт. При ускорении в 0g, на соответствующем выходе платы имеем VCC/2, т.е. 1.65V. АЦП на ATMEL ATmega328P — 10-битные, соответственно, получаем разрешение 5V/1024 = 4.9mv на одну единицу. 1.65V/4.9mv = 336.

Так оно и получилось: будучи положенными на абсолютно плоскую доску, оси X и Y при считывании выдавали 336, а ось Z — 403 (потому что гравитация, и там у нас не 0g, а вовсе даже 1g).

Чувствительность акселерометра составляет, при питании от 3.3 вольт, 330 милливольт на 1g. 330mv/4.9mv = 67, 336 + 67 = 403, всё правильно.

Но, блин, Ардуино, это, конечно, хорошо, но не очень. При запитывании платы напрямую от USB, на входе АЦП микроконтроллера есть очень сильный шум. У меня постоянно прыгали измерения — от 0.98g до 1.02g. Связано это даже не сколько с самим микроконтроллером, сколько с тем, что напряжение 5 вольт, выдаваемое обычным компьютером — это что-то чудовищное, с высокочастотными наводками, и прочими радостями. Поэтому если кому-то хочется на обычной Ардуино заниматься считыванием АЦП — сделайте себе одолжение, подключите сначала нормальное стабилизированное питание. Запитался от моего старого лабораторного БП с линейным стабилизатором напряжения — и наконец-то узрел нормальные непрыгающие значения.

В принципе, с шумом можно бороться софтовыми методами, считывая значения много раз, и усредняя их. Но в зависимости от задач, это делать не всегда практично. Акселерометр можно использовать, например, для расчёта пройденного расстояния. От показаний надо брать двойной интеграл, так как позиция’ = скорость’ = ускорение. Но если показания из-за усреднения доступны только раз в секунду, то получится фигня, очень неточно.

Поэтому в данном виде акселерометр для таких задач непригоден. С ним можно только приблизительно рассчитывать, как наклонена плата. Ведь при наклонении акселерометра, ускорение свободного падения на оси Z падает, и начинает действовать на другие оси. А дальше, в-общем, простая тригонометрия — проекции сил на оси, треугольники. Угол наклона оси Z — арккосинус от считываемого ускорения, никакой магии. Наклони её на 90 градусов — будешь считывать 0g, arccos(0) = 90°, всё правильно.

Дабы не мудохаться со сложными схемами питания, заказал другой акселерометр — MPU6050. У него внутри неонка свой АЦП, причём 16-битный, что круче в 64 раза, а данные он отдаёт по I2C или SPI. Кроме того, у него есть трёхосный гироскоп! Я даже не знал, что бывают твёрдотельные гироскопы, круто! Буду продолжать изыскания.

Про еврейские фамилии и северный полюс

Очень много еврейских фамилий из центральной Европы, где люди говорили на идише, заканчиваются на “берг” — “гора” или “штайн” — “камень”. Когда евреям стали давать фамилии, люди изобретали для себя самые разные комбинации: Зильберштайн, значит, серебряный камень, или Вайссберг — белая гора. Гольдберг, соответственно, “золотая гора”. Красиво! Гнуснопрославленный Харви Вайнштайн, соответственно — “винный камень”.

Про происхождение еврейских фамилий вообще есть хорошее видео авторства Вольфа Московича:

А при чём тут Северный Полюс? Да читал я тут про значения “штайнов” и “бергов” и до меня наконец допёрло — что айсберг это просто “ледяная гора”. И она да, действительно ледяная и действительно гора.

Люблю, когда так иногда сплетаются совершенно разные, казалось бы, ветви сознания 🙂

Про дыхание под водой

СЯУ, что на подводных лодках очень интересная атмосфера. В ней содержание кислорода только около 16%. Это сделано не случайно, а для того, чтобы открытый огонь плохо горел. На подлодке даже сигарету выкурить особо не получится — она не загорится. А как же тогда подводники дышат?

Дело в том, что есть разных давления. Есть абсолютное давление. Так, например, абсолютное давление воздуха на уровне моря — одна атмосфера, хорошо нам знакомая единица.

А ещё есть давление парциальное — т.е. какое давление оказывает какой-то определённый газ в смеси газов, которой, например, является воздух. Так, парциальное давление азота в воздухе на уровне моря — 0.78 атмосфер, потому что в воздухе его 78 процентов.

Так вот, наши лёгким глубоко пофигу, сколько процентов кислорода в воздухе, лишь бы его парциальное давление составляло примерно 0.21 атмосферы. Так что подводники спокойно дышат воздухом с содержанием кислорода всего 16%, потому что внутри прочного корпуса абсолютное давление не одна атмосфера, а примерно 1.3 атмосферы. А вот для огня парциальное давление уже не работает, ему надо определённый процент кислорода, хоть ты тресни. Так что одним выстрелом убивается два зайца — и открытый огонь не горит, и нагрузки на прочный корпус чуточку поменьше.

А у людей, ныряющих в аквалангах на по-настоящему большие глубины (200m+) с дыхательной смесью вообще сложно. Обычным сжатым воздухом можно дышать только до глубины примерно метров тридцать. Далее большое парциальное давление азота повышает содержание оного азота в крови, и наступает т.н. азотное отравление или же азотный наркоз. Выражается он в опьянении, чувстве эйфории, уверенности в себе. Очень опасное состояние — некоторые ныряльщики на него даже подсаживаются и специально ныряют с обычным воздухом на большие глубины, чтобы покайфовать. Рано или поздно, но все они заканчивают плохо, и так на дне моря и остаются.

Поэтому из дыхательной смеси для ныряльщиков азот убирают, есть тримикс — смесь гелия, азота, кислорода в разных пропорциях, есть гелиокс — это только гелий и кислород. Гелий, конечно, очень дорогой (единственный источник гелия для нас — это добывать его из-под земли, т.к. это продукт распада радиоактивных элементов), но один из немногих инертных газов, которые не вызывают наркоз. Например, на порядки более доступный и дешёвый аргон оказывает опьяняющее действие ещё сильнее, чем азот.

А для совсем глубинных ныряльщиков (500m+), используют смесь водорода и кислорода (гидрокс), потому что на таких глубинах и с гелием могут быть неприятности. Можно подумать, что это гремучая смесь, однако это не так — кислорода в этой смеси только примерно три процента, так что смесь неопасна. Но так как в ней такое небольшое содержание кислорода, ей дышать можно только на глубине более шестидесяти метров (см. парциальное давление и дыхание). Так что на шестьдесят метров водолаз спускается под промежуточной смесью типа тримикса, а потом меняет на глубине смесь на гидрокс.

Я думал в одно время сдавать на PADI OWD. Но потом передумал — в одиночку спускаться опасно, значит, надо какого-то партнёра, а кого? Платить, чтобы с тобой каждый раз спускался инструктор? Какая-то не очень привлекательная идея.

Про испанские фамилии

Сегодня я узнал, что суффикс -ez (ес) на конце испанских фамилий означает “сын такого-то”. То-есть Фернандес — это сын Фернандо, Родригес — сын Родриго, Лопес — сын Лопе, и так далее.

Ну, ничем не отличается, в приниципе от Иванов — сын Ивана, Петров — сын Петра, и т.д.

Или у скандинавов, фамилии на -сен или -сон, Андерсен — сын Андерса, Ларсен — сын Ларса, Нильсен — сын Нильса и далее по алфавиту.

В-общем-то, между людьми гораздо больше сходств, чем различий, если разобраться 🙂

Японский танковый шоколад

Узнал, что немцы не одни баловались с метамфетаминами для солдат во Вторую Мировую. Их на целую голову превзошли японцы, благо метамфетамины из эфедрина впервые синтезировали именно они.

Японский метамфетамин назывался “Филопон” или же “хирохон” в японской транскрипции:

Лётчикам-самоубийцам (камикадзе) давали специальные таблетки, смешанные с зелёным чаем и символикой императора. Но японцы давали метамфетамин не только солдатам, но и рабочим тоже — чтобы те давали больше продукции.

И что характерно, с окончанием войны с метамфетаминами в Японии отнюдь не было покончено, японское послевоенное “экономическое чудо” дали не в последнюю очередь рабочие, фигачащие под спидами как угорелые. Благо во время войны армейские склады метамфетаминов были затоварены по самые фундоси.

Эпидемию метамфетаминовой наркомании японцы смогли обуздать только к 1970м, но до конца с ней так и не справились.

PS: Соединённые Штаты используют метамфетамины в войсках до сих пор, особенно в ВВС и морской авиации.

Фиаско

СЯУ интересное происхождение слова “фиаско” в смысле “полный провал”. Фиаско — по-итальянски “бутылка”. Английское “flask”, русское (оно же немецкое, как водится) “фляжка” — это всё оттуда же.

Раньше оконное стекло было очень дорогим, потому что процесс его изготовления был очень сложным: стекло выдували в длинные полые цилиндры, а потом разрезали вдоль и выпрямляли. Так оконное стекло делали аж до середины 19 века.

Там постоянно что-то шло наперекосяк, поэтому когда техпроцесс заходил сильно не в ту степь, из заготовок для оконного стекла выдували бутылки, чтобы не тратить материал — и работа заканчивалась фиаско, бутылкой.

Вот как непросто — и интересно, что это выражение проникло в такое большое количество языков (согласно гуглопереводчику, практически во все).

Шугейз

На днях узнал, что один из поджанров рока, который мне очень нравится, имеет забавное название “шугейз”, т.е. shoegaze, букв. “внимательное рассматривание обуви”.

Связано это с тем, что обычно такой рок играется с применением огромного количества фузов, фланжеров, фейзеров и прочих примочек, управляемых, разумеется, ногами — руки-то у гитариста заняты. Так что гитарист поневоле внимательно рассматривает собственные башмаки, управляющие примочками — отсюда и shoegaze.

Что до самой музыки, то она, как бы лучше выразиться, напоминает облако. Ритм-гитара создаёт это самое облако прогрессиями аккордов, и заодно из этого облака вылетают молнии каких-либо акцентов, бендов, небольших соло.

Эталон шугейза — альбом “Сайямиз Дрим” рок-группы “Смэшин Пампкинз”.

Это я посмотрел великолепное интервью Билли Коргана, которое взял у него Рик Беато и полез разбираться. За что я люблю Рика — так это за то, что он спрашивает по-настоящему интересные вопросы про музыку, а не ведёт себя как стандартный “музыкальный журнаглист”, не знающий, чем отличается Cm от Cdim.

Вперёд, к тёплому ламповому аналогу!

Очень интересные нынче развития технологий намечаются. Огромной основой большого количества современных программ являются нейросети. Нейросети у нас нынче растут аки это самое в деревенском сортире, куда дрожжи кинули. Адски растёт количество параметров (взвешенных связей) между нейронами.

Набор параметров кажого нейрона представляет собой матрицу, и чтобы посчитать, активируется ли нейрон или нет, надо помножить вес каждой связи на входное значение этой связи, и смотреть, что получится. Математически выражаясь, считается скалярное произведение.

Количество параметров гугловской нейросети Inception третей версии — примерно 12 миллионов. То-есть, каждый раз мы считаем скалярное произведение матрицы с 12 миллионами элементов с точно такой же матрицей. Очень, очень вычислительно дорогое удовольствие.

Что с этим можно сделать? А, например, вот что. Можно каждый параметр представить резистором. Входное значение — поданное на него напряжение, вес — проводимость. Проводимость — величина, обратная сопротивлению: G = 1/R или же R = 1/G

А теперь закон Ома:

I = U/R, а R заменим 1/G: I = U/(1/G), упростим: I = UG. Подаём входное напряжение, и меряем ток. Вот вам и скалярное произведение, причём чисто аналоговыми методами.

Но хардверный резистор, разумеется, не очень удобно. Зато знаете, что удобно? Флеш-память! Флеш представляет собой миллиарды полевых транзисторов с изолированным затвором, ведущих себя как резисторы. Изначально на них хранили только 0 или 1, ток выше или ниже порогового значения считывался как ноль или единица. Потом сделали многоуровневую флеш-память, и на современных твёрдотельниках QLC каждая ячейка хранит аж 16 значений (4 бита). Теперь пошли дальше, и на этих электрически программируемых резисторах научились производить самые настоящие аналоговые вычисления, очень интересным применением которых и являются расчёты скалярных произведений для работы нейросетей.

Очень, очень интересные нынче вещи придумывают. Как вам такое — расчёты на жёстком диске?

Конечно, у подобного подхода есть недостатки: более низкая точность вычислений. Но нейросети, вообще-то и так работают по вероятностному принципу. Какая тебе, в сущности, разница, если нейросеть определяет фотки котиков с 99% точностью или “только” с 95%?

В-общем, с интересом смотрю за дальнейшим развитием событий. Я нейросети уже щупал плотно несколько раз, мне они очень нравятся, и я думаю, что если мы когда-нибудь придумаем полный ИИ, именно нейросети станут его основой. И не исключено, что в их основе будут именно аналоговые вычисления. Ну, как у нас в башке.