Лекции по дисциплине ИТ_2020. Лекции по дисциплине "Информационные технологии"

• Название: Лекции по дисциплине "Информационные технологии"
• Дата: 13.09.2022
• Размер: 287.29 Kb.
• Имя файла: Лекции по дисциплине ИТ_2020.docx
• Тип: Лекции; #674647
• страница: 8 из 28

Отличительные признаки высокоэффективных технологий и основные принципы их проектирования

Рассмотрим теперь те наиболее важные отличительные признаки, которые свидетельствуют о высокой потенциальной эффективности различных видов технологий и позволяют таким образом определить перспективные направления их развития. При этом мы будем вначале рассматривать уже традиционные механические и энергетические технологии для того, чтобы выявить имеющие там место некоторые общие принципы и закономерности и распространить их затем и на информационные технологии.

Концентрация ресурсов в пространстве

Одним из основных принципов создания высокоэффективных технологий является принципконцентрацииресурсоввпространстве.Действительно, ведь первые орудия труда, созданные человеком, основаны на использовании именно этого принципа. Изобретенные еще первобытными людьми режущие инструменты, такие как нож и плуг, позволили человеку сконцентрировать на их лезвиях ресурсы своей мышечной силы и силы домашних животных и получить за счет этого принципиально новые возможности для обработки земли и материалов, т.е. для выполнения социально полезной работы, жизненно необходимой людям для своего существования.

Тот же принцип используется и при создании эффективных энергетических технологий, где также осуществляется концентрацияпотоковэнергиивпространстве.При создании основ теории тепловых машин Г. Лейбницем было показано, что именно плотность потока энергии оказывается главным фактором, который определяет возможности той или иной тепловой машины по совершению работы.

При этом была выявлена следующая принципиально важная закономерность. Оказалось, что меньшее количество энергии, которое используется при более высокой плотности, способно производить гораздо больший объем работы по сравнению с теми случаями, когда используются большие объемы энергии малой плотности.

Эта закономерность была использована впоследствии при создании лазерныхтехнологий,когда поток когерентного излучения специально концентрируется в очень малых объемах пространства. Лазерные технологии уже доказали свою высокую эффективность в самых различных областях практического использования- Сегодня они представляют собой одно из наиболее перспективных направлений дальнейшего технологического развития общества. С теоретических позиций эти ожидания вполне оправданы, так как лазерные технологии позволяют получать потоки энергии исключительно высокой плотности, которые не удается создать никакими другими способами. Именно поэтому свои надежды получить, наконец, управляемую термоядерную реакцию современные физики связывают с применением лазерных технологий.

Концентрация ресурсов во времени

Еще одним принципом создания высокоэффективных технологий является принцип концентрацииресурсоввовремени.Характерными примерами использования таких технологий являются кузнечное производство, а также все другие виды механических технологий, в которых используется энергия удара.

Изобретение молотабыло, по-видимому, одним из величайших технологических достижений человечества, которое позволило ему решить целый ряд сложнейших проблем в строительстве и промышленном производстве. Используется удар и в энергетических технологиях, где уже сегодня активно развиваются так называемые импульсные технологии. Они позволяют создавать высокую концентрацию энергии в течение очень малых промежутков времени, но достаточных для того, чтобы получить конечный полезный эффект, который не удается достигнуть никакими другими способами. Поэтому важным количественным признакам высокоэффективных технологий является показатель мощноститого потока энергии, который при ее использовании удается создать в технологическом процессе.

На принципиальную важность понятия мощности указывал в своих работах по теории тепловых машин еще Г. Лейбниц.

Комбинированные технологии

Технологии этого вида используют принципы концентрации ресурсов в пространстве и времениодновременно. Характерными примерами таких технологий являются все те их вилы, в которых применяются удары заостренными поверхностями или же остронаправленные импульсы лучистой энергии. К таким технологиям относятся фрезерованиеи распиливаниематериалов, рубящие операции, а также операции иглой в швейной промышленности и некоторые другие.

Технологии данного вида очень эффективны. Ведь не зря они издавна применяются в различных видах оружия. Меч и кинжал, боевой топор и копье, лук и арбалет – все эти виды оружия в течение тысячелетий использовались людьми благодаря их высокой поражающей способности. Да и в настоящее время во многих видах оружия используется принциподновременнойконцентрацииэнергии в пространстве и времени. Так, например, кумулятивный снаряд современной переносной ракетной противотанковой установки обладает способностью пробивать броню толщиной порядка 800 мм. Достигается это за счет того, что в самой ракете, помимо взрывчатого вещества, находится еще и иглообразный сердечник из закаленной стали, который буквально прокалывает броню танка, раскаленную кумулятивным снарядом.

Векторная ориентация ресурсов

Хотелось бы обратить внимание читателя еще на одну принципиальную особенность высокоэффективных технологий. Она заключается в том, что эти технологии позволяют не только создать достаточно высокую концентрацию механического усилия или же потока энергии в пространстве и времени, но также и направить их во вполне определенном направлении. Причем концентрацияэтойнаправленноститакже оказывается исключительно важной.

Таким образом, для того чтобы создать достаточно эффективную технологию, необходимо позаботиться о том, чтобы у нас имелись средства для концентрации используемых в данной технологии ресурсов в пространстве и времени, а также для концентрированного воздействия этих ресурсов во вполне определенном направлении.

Так, например, трудно поверить, что простой швейной иголкой можно легко проколоть толстую пятикопеечную монету. Однако именно такой опыт довелось наблюдать автору настоящей статьи на одном из школьных уроков физики. При его проведении необходимы игла, молоток и настоящая, а не пластиковая пробка. Проводится опыт следующим образом. Пробку протыкают иголкой так, чтобы она помещалась в ней практически целиком. По торцам пробки должны лишь чуть-чуть выступать острие и ушко иголки. Затем пробку с иглой устанавливают острием вниз строго перпендикулярно плоскости монеты и слегка ударяют по торцу пробки молотком. И все готово, игла легко пробивает монету!

Этот опыт очень эффективен, его легко воспроизвести в домашних условиях как своего рода фокус. Однако он весьма показателен как пример высокоэффективной комбинированной технологии. Ведь в нем одновременно используются все три основных принципа концентрации ресурсов (в данном случае – механического усилия): в пространстве (на острие иглы), во времени (удар молотка) и по направлению (эту функцию выполняет пробка). Отсюда и весьма впечатляющий конечный результат,