WWW.KNIGA.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Книги, пособия, учебники, издания, публикации

 

Pages:   || 2 |

«Кафедра Автоматическая электросвязь Специальность: Радиотехника, электроника и телекоммуникации Допущен к защите Зав. кафедрой АЭС Чежимбаева К.С. к.т.н., доцент ...»

-- [ Страница 1 ] --

Некоммерческое акционерное общество

«АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ»

Кафедра Автоматическая электросвязь

Специальность: Радиотехника, электроника и телекоммуникации

Допущен к защите

Зав. кафедрой АЭС

Чежимбаева К.С. к.т.н., доцент

(Ф.И.О.) подпись «_»_2013г.

МАГИСТЕРСКАЯ ДИССЕРТАЦИЯ

пояснительная записка Тема Устройство для записи информации в распределенных средах Магистрант_Долаев М.А.

подпись (Ф.И.О.) Руководитель диссертации_Сулейменов И.Э.

подпись (Ф.И.О.) РецензентМун Г.А.

подпись (Ф.И.О.) Консультант по ВТ Туманбаева К.Х.

подпись (Ф.И.О.) Нормоконтроль Абиров Ж.А.

подпись (Ф.И.О.) Алматы 2013г.

Некоммеческое акционерное общество

«АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ»

Факультет Радиотехники и связи Специальность: Радиотехника, электроника и телекоммуникации Кафедра Автоматическая электросвязь

ЗАДАНИЕ

на выполнение магистерской диссертации МагистрантуДолаеву Мирасу Асхатовичу (фамилия, имя, отчество) Тема диссертации: Устройство для записи информации в распределенных средах утверждена Ученым советом университета №_от «_»_ Срок сдачи законченной диссертации «_»_ Цель исcледования: Предложен новый подход к записи информации в распределенные среды, основанный на принудительном возбуждении волн, сопровождающихся колебаниями температуры. Рассматривается схема устройства, обеспечивающего реализацию предложенного подхода. Назначение: реализация устройства для генерирования волн Сулейменова-Муна.

Перечень подлежащих разработке в магистерской диссертации вопросов или краткое содержание магистерской диссертации:

1 Разработка средств записи информации в сплошные среды на разных уровнях 2 Влияние фазового перехода на возникновении автоколебаний в открытых системах 3 Метод записи информации в структуры надмолекулярного и молекулярного уровня при помощи процессов самоорганизации 4 Разработка и изготовление средств изучения процессов самоорганизации в системах на основе гидрофильных полимеров Перечень графического материала (с точным указанием обязательных чертежей: Общая схема устройства для записи информации в распределенных средах при помощи волн Сулейменова-Муна; Схема контроллера устройства для записи информации в распределенных средах на основе микроконтроллера ATMega16; Схема клавиатуры на резисторных делителях, выполненная в среде разработки Proteus 7.2; Чертёж печатной платы контроллера в программе Sprint-Layout 5.0; Блок-схема процедуры сканирования; Блок-схема процедуры инициализации периферии МК; Блок-схема основной функции микроконтроллера Рекомендуемая основная литература:





1 Заславский Г.М. Сагдеев Р.З. Введение в нелинейную физику. От маятника до турбулентности и хаоса. - Москва : Наука, 1988.

2 Арнольд В.И. Теория катастроф. 1990. - 128с.

3 Ергожин Е.Е., Зезин А.Б., Сулейменов И.Э.,Мун Г.А. Гидрофильные полимеры в нанотехнологии и наноэлектронике (монография) / Библиотека нанотехнологии, АлматыМосква: LEM, 2008, 214 с.

4 Сулейменов И.Э. Мун Г.А. Перспективы использования неустойчивостей на границе соприкасающихся фаз в нанотехнологии и наноэлектронике // Известия научно-технического общества «КАХАК». №5 (30). 2010, С. 55-64.

ГРАФИК

подготовки магистерской диссертации Наименование разделов, перечень Сроки представления Примечание разрабатываемых вопросов научному руководителю Лабораторное испытание резисторов 04.12.12 выполнено разных номиналов Сборка диодно-резистивной матрицы 09.03.12 выполнено 16х16, при помощи новой технологии по сборке SMD элементов программной части конструкции устройства для генерации волн Сулейменова-Муна.

Дата выдачи задания_3 сентября 2011 г. Заведующий кафедрой(Чежимбаева К. С.) Руководитель диссертации_(Сулейменов И. Э.) Задание принял к исполнению магистрант (Долаев М.А.) Введение Проблема записи информации в наноструктуры остается одной из наиболее важных для нанотехнологии в целом [1]. Для ее решения предлагаются различные подходы, обзор которых дан в [2], однако ни один из них пока не нашел практического воплощения на коммерчески значимом уровне. Это делает актуальным разработку упрошенных схем записи информации в наноструктуры.

Изучение автоколебаний в открытых системах различной физико-химической природы уже несколько десятилетий привлекает повышенное внимание исследователей в связи с обострившимся интересом к проблемам самоорганизации [1] и задачам, анализируемым в теории катастроф [2].

Основные идеи, на которых основываются результаты, изложенные в материалах настоящего отчета, сформулированы в рамках казахстанской инициативы в области наноэлектроники, впервые выдвинутой в [1]. Далее положения указанной инициативы рассматривались в материалах нескольких статей и докладов.

Данный проект продолжает исследования, ранее выполненные как в цитированных выше работах, так в работах [5-11], посвященных созданию нанокомпьютерной техники на квазибиологической основе. Материалы этих и некоторых других работ по указанным направлениям обобщены в монографиях [12,13].Основную задачу проекта можно сформулировать как изучение принципа записи информации в распределенные среды с помощью волн Сулейменова - Муна, процессы самоорганизации в которой приводят к возникновению наноструктур, обеспечивающих выполнение определенных операций с помощью элементов наномасштаба.





Проблема записи информации в наноструктуры остается одной из наиболее важных для нанотехнологии в целом [1]. Для ее решения предлагаются различные подходы, обзор которых дан в [2], однако ни один из них пока не нашел практического воплощения на коммерчески значимом уровне. Это делает актуальным разработку упрошенных схем записи информации в наноструктуры.

С общетеоретических позиций, для работы с наномаштабными элементами целесообразно использовать различного рода процессы самоорганизации. В частности, фокусируя волны соответствующего масштаба в определенной точке пространства, можно вызвать локальные изменения характеристик среды. Такая постановка вопроса делает актуальной решение задачи о записи информации в распределенные среды различной природы, основанной на использовании волн, самопроизвольно возникающих в данной среде.

В [3] отмечалось, что волны, самопроизвольно возникающие в неравновесных физико-химических системах, могут иметь также ряд практических применений. В частности, существует возможность получать достаточно сложные структуры внутри объема системы за счет одних только макроскопических воздействий на этой основе. (Несколько упрощая, объемная структура может быть образована за счет суперпозиции гармонических колебаний, описываемой через интеграл Фурье). В [4] возможности такого рода обсуждались с точки зрения проблемы записи информации в наноструктуры и, шире, с точки зрения решения основной задачи нанотехнологии, т.е. получения структур с атомной точностью.

Действительно, не имея средств воздействовать на изолированные атомы или молекулы, остается пытаться получать наноструктуры за счет процессов самоорганизации.

Использование автоколебаний с нанометровыми длинами волн, в принципе, позволяет сделать такого рода самоорганизацию управляемой.

В ранее выполненных работах было показано, что существует возможность обеспечить контролируемое протекание процессов самоорганизации в системах на основе гидрофильных полимеров. Такая возможность определяется собственными нейросетевыми свойствами макромолекул. Доказательства того, что частично диссоциирующая макромолекула произвольной природы представляет собой прямой аналог нейропроцессора Хопфилда, были даны, в частности, в работе [46] и докладывались ранее на конгрессе Европейской полимерной федерации [47].

В работе предложен новый подход к записи информации в распределенные среды, основанный на принудительном возбуждении волн, сопровождающихся колебаниями температуры. В проекте также рассматривается схема устройства, обеспечивающего реализацию предложенного подхода. Рассматривается возможность использования волн недавно обнаруженного типа [3] (волны Сулейменова – Муна [4,5]) для целей записи информации в распределенные среды. Под волнами Сулейменова – Муна далее будут пониматься колебания, развивающиеся в неравновесной среде вблизи точки фазового перехода. Как показано в [3], такие волны возникают вследствие задержки по времени между моментом достижения критической температуры (или иного критического параметра) и собственно моментом фазового перехода. В силу того, что фазовый переход в растворах стимул-чувствительных полимеров может быть инициирован различными внешними воздействиями. Далее, в работе детально показано, что в средах, в которых протекает фазовый переход, могут развиваться автоколебания ранее неизученного типа. Показано также, что такие колебания способны структурировать рассматриваемые системы. Детально обсуждается возможность перехода к нанометровому диапазону длин волн.

1 Разработка средств записи информации в сплошные среды на разных уровнях 1.1 Записи информации в сплошные среды на макро уровнях В данной работе впервые предложена конкретная схема записи информации в распределенную среду, которая может быть использована как в макроскопическом варианте (дополнительное задание), так и в модификации, предназначенной для записи информации в сплошные среды на наноуровне.

В материалах отчета за предыдущее полугодие было показано, что существует возможность записи информации в распределенную среду, в которой имеет место фазовый переход. Метод основан на фокусировке волн той или иной природы в определенной точке среды.

В материалах данного отчета предлагается конкретизация данной схемы для двух случаев:

1. Запись информации в макроскопические среды при помощи упругих колебаний;

2. Запись информации в наноструктуры при помощи новых ультракоротких волн.

Первый вариант, с одной стороны, позволяет осуществить отработку рассматриваемого метода на материалах, удобных для использования, с другой стороны, он сам по себе имеет коммерческое применение в качестве основы для телевизионных экранов новых типов, интерактивных досок и т.д.

Разработанная схема установки представлена на рисунке 1 схема включает в себя:

рабочую среду (1), источники колебаний (2), систему термостатирования (3), блок управления (4).

Рабочая среда представляет собой двухслойную систему, по которой распространяются упругие колебания (рисунок 2). Нижний слой (1) представляет собой подложку, скорость распространения акустических колебаний в которой является управляющим параметром для настройки блока (4), рис. 1 верхний слой (2) представляет собой термочувствительный полимер, наносимый на подложку либо при помощи прививки радиационными методами, либо при помощи адгезии полимера к веществу подложки.

Эксперименты, выполненные за отчетный период, показывают, что существует определенный класс полимерных гидрогелей, содержащих как гидрофобные, так и гидрофильные функциональные группы, которые характеризуются управляемым фазовым переходом.

В работе исследовалась сшитая полимерная сетка.

Результаты экспериментальных измерений показаны на рисунке 3. На рисунке представлены зависимости степени набухания исследуемого гидрогеля от температуры при различных значениях приложенной механической нагрузки.

Рисунок 1 – Блок-схема записи информации в распределенную среду в волновом В работе исследовалась сшитая полимерная сетка.

Результаты экспериментальных измерений показаны на рисунке 3. На рисунке представлены зависимости степени набухания исследуемого гидрогеля от температуры при различных значениях приложенной механической нагрузки.

Кривая (1) отвечает отсутствию нагрузки, кривая (2) – значению нагрузки 20гр. Схема выполненного эксперимента показана на рисунке 4. Видно, что механическая нагрузка, вопервых, вызывает существенный сдвиг температуры фазового перехода, а во-вторых, делает указанный фазовый переход намного более резким. Предположительно это можно связать с тем, что функциональные группы вторая компонента образуют менее стабильные мицеллы, нежели функциональные группы НИПААМ. Приложение механической грузки снижает энергетический барьер.

Рисунок 3 – Зависимости степени набухания исследуемого полимера от температуры при различных значениях приложенной нагрузки (соотношение концентраций мономерных Вывод подтверждается также данными рисунке 4, из которого видно, что уменьшение концентрации НИПААМ в составе геля сополимера приводит к исчезновению рассматриваемого эффекта, т.е. вторая компонента блокирует образование мицелл НИПААМ, делая температурную зависимость коллапса более пологой.

Блок-схема, показанная на рисунке 5, предназначена для работы с пленочными композитами (рисунок 4), в которых распространяются упругие волны сжатия-растяжения.

Фокусировка таких волн в определенной точке отвечает условиям, при которых верхний полимерный слой испытывает дополнительное растяжение, эквивалентное приложению механической нагрузки. Соответственно, в данной точке температура фазового перехода локально оказывается намного более низкой, чем в остальных точках рабочей среды.

Благодаря этому, фокусировка упругих волн способна обеспечить запись информации в распределенную среду. В этом случае плоскость рабочей среды может быть разбита на отдельные пиксели или ячейки памяти. Ячейка, в которой произошел фазовый переход, отвечает логической единице, а остальные – логическому нулю.

Для возбуждения упругих волн в данной работе использовалась конструкция, показанная на рисунке 6. Она представляет собой полый соленоид (1), внутри которого располагается металлический стержень (2), подсоединенный непосредственно к материалу подложки (3).

Схема экспериментальной установки в сборке представлена на рисунке 6. Она содержит несколько соленоидов (1), жестко связанных с неподвижной платформой (2).

Рабочий композиционный материал (3) крепится непосредственно к стержням соленоидов, что обеспечивает максимальное Рисунок 4 – Зависимости степени набухания исследуемого полимера от темпермтуры при различных значениях приложенной нагрузки (соотношение концентраций мономерных Рисунок 5 – Схема проведения экспериментальных измерений; 1 – термостат, 2 – рабочая Рисунок 6 – Схема одного из вибраторов, обеспечивающего возбуждение упругих Снижение потерь энергии возбуждаемых колебаний в окружающем пространстве.

Схема экспериментальной установки в сборке представлена на рисунке 6. Она содержит несколько соленоидов (1), жестко связанных с неподвижной платформой (2).

Рабочий композиционный материал (3) крепится непосредственно к стержням соленоидов, что обеспечивает максимальное снижение потерь энергии возбуждаемых колебаний в окружающем пространстве.

Рисунок 7 – Схема установки, предназначенной для записи информации в двухслойный композиционный материал на основе стимул-чувствительного гидрогеля.

Для обеспечения работы вибратора требуется задействовать высокомощные источники гармонического колебания. Для этой цели разработанная установка включала в себя:

- Источники высокочастотных колебаний с регулируемыми задержками фаз (методика подбора фаз, обеспечивающих синтез волнового фронта заданной конфигурации, описывается ниже) - Полосовой фильтр, обеспечивающий преобразование указанного выше сигнала в гармонический (число используемых полосовых фильтров равно числу вибраторов) - Высокомощный усилитель (их число также равно числу вибраторов) - Двухполярный блок питания, обеспечивающий работу высокомощных усилителей На представленной ниже схеме (рисунок 8) изображен один из каскадов высокомощного Hi-Fi усилителя для экспериментальной установки, рассчитанный на нагрузочное сопротивление соленоидов 8 Ом. Пиковая мощность равна 150Вт при нагрузке Ом и напряжении двуполярного питания ±25В. Данная схема взята из каталогов фирмыпроизводителя SGS-THOMSON Microelectronics. Выбор схемы был продиктован соображениями обеспечения высокой мощности и высокого качества усиления входного сигнала.

При разработке конструкции схемы записи информации в двухслойный композит изначально принимались во внимание возможности ее практического использования. Вопервых, на основе такой системы записи информации, можно реализовать принципиально новый тип телевизионного экрана, существенно отличающийся как от известных аналогов (плазменные экраны, Рисунок 8 – Принципиальная электрическая схема усилителя на микросхеме TDA экраны), так и от систем, ранее разрабатывавшихся в рамках казахстанской инициативы в области наноэлектроники.

Принципиальным отличием этой системы является отсутствие необходимости механического разбиения поверхности экрана на отдельные пиксели, более того, нет необходимости подводить сигнал к каждому из таких пикселей по отдельности.

Управляющие устройства располагаются по периметру экрана и их число как минимум на порядка меньше, чем число управляющих элементов, например, в существующих ЖКэкранах. Еще одной разновидностью возможного применения данной схемы являются интерактивные доски. Один из вариантов схемы такой доски представлен на рисунке 9.

Схема включает в себя шину передачи данных, усилители мощности, вибраторы, обеспечивающие передачу сигнала на композит, рабочее тело, в котором имеют место локальные фазовые переходы, а также блоки, обеспечивающие обратную связь, необходимую для стабилизации фокусировки в определенной точки композита.

Таким образом, предложенная в данном разделе схема позволяет записывать информацию в те среды, в которых происходит фазовый переход под воздействием фокусированных волн любой природы. Пример установки, Рисунок 9 – Структурная схема устройства для записи информации в распределенные среды.

показанный на рисунке 9, отвечает случаю, когда для записи информации используются упругие волны.

Данное устройство может быть использовано для цели записи информации в макроскопические среды и представляет собой прообраз таких систем как интерактивная доска, телевизионный экран нового типа и т.д. Основным преимуществом указанной системы является возможность отказа от разбиения рабочей среды на отдельные пиксели. В частности, существует возможность заменить современные системы (Например, ЖК и плазменные экраны), в которых число управляющих элементов равно числу пикселей на системы, в которых число управляющих элементов будет равно сумме числа строк и столбцов.

Использование именно упругих волн для этих целей не является оптимальным, можно перейти к использованию поверхностно-акустических волн, развивающихся в композиционных материалах, также можно рассмотреть и волны других типов, например, волн изменения состояния макромолекул в композитах. Последние представляют значительный интерес для записи информации в наноструктурированные среды. Подчеркнем еще раз, что система, показанная на рисунке 9, рассматривается именно как прообраз записи информации в наномасштабные системы, которая позволяет наглядно отработать принцип действия систем записи информации в волновом режиме.

1.2 Методы записи информации в сплошные среды на наноуровне.

В раздела рассматривается принцип работы установки, которая обеспечивает запись информации в наноструктурированные среды. Рассмотрение этого принципа позволяет определить требования к материалам, которые необходимы для его реализации.

Принцип работы установки по записи информации в наноструктурированные среды и определение требований к используемым материалам.

Основной особенностью системы, которая описывается ниже и которая предназначена для записи информации в наномасштабные среды, является отказ от разбиения источников колебаний на отдельные элементы. Действительно, если мы переходим к наномасштабным средам, то нет возможности создать источники акустических или иных колебаний таких размеров, которые бы удовлетворяли условиям теоремы Котельникова.

Подчеркнем еще раз, что именно эти условия обеспечивают возможность синтеза волнового фронта монохроматического излучения любой природы, имеющего произвольную конфигурацию. Следовательно, в данном случае необходимо перейти к несколько иному принципу.

Хорошо известно, что для управления конфигурацией волнового фронта излучений или колебаний любой природы можно использовать дифракционные эффекты. В частности известно, что дифракционные решетки и фазированные антенны позволяют синтезировать достаточно сложные волновые фронты электромагнитных волн. Аналогичное явление имеет место и в акустике, а также применительно к упругим колебаниям. Например, дифракция акустических колебаний может наблюдаться тогда, когда данное колебание распространяется по поверхности, в котором имеется ряд упорядоченных отверстий. Тогда упругие колебания также будут претерпевать дифракцию, а указанная система отверстий может рассматриваться как аналог дифракционной решетки. Дифракция звуковой волны и поверхностно-акустических волн может быть описана на основе тех же представлений, что и дифракция электромагнитных волн, а именно, можно использовать принцип ГюйгенсаФренеля, который иллюстрирует рисунке 10.

Подчеркнем, что в настоящее время существует целый ряд систем, которые позволяют обеспечить фокусировку электромагнитных или иных волн за счет использования систем, которые и являются линзы Френеля или ей аналогичные. В данном случае, речь идет о том, что элементы, обеспечивающие дифракцию, располагаются в соответствии с законом,ы обеспечивающим фокусировку сферического волнового фронта в определенной точки пространства или плоскости.

Это подчеркивает рисунке 11, на котором показана соответствующая схема. Для обеспечения работоспособности такой схемы необходимо создать линзу с регулируемым фокусным расстоянием. Учитывая, что в данном случае речь идет о дифракции волн, распространяющихся по поверхности композита, это вполне можно сделать за счет изменения механических характеристик соответствующих элементов.

В частности на рис. 12 показана схема такого элемента. Рисунок подчеркивает, что если осуществить механическое растяжение какого- либо элемента, в котором сделаны отверстия, то тогда расстояние между этими отверстиями поменяется.

Соответственно, поменяется и условия дифракции волны, в частности, поменяется угол, эквивалентный углу преломления. Если составить систему из совокупности таких элементов, то тогда возникает возможность обеспечить фокусировку волны, причем существует возможность обеспечить также и перестройку фокуса эквивалентной акустической линзы за счет изменения характеристик элементов, располагаемых по периметру рабочей среды (рисунок 12).

Рисунок 12 – Дифракционные решетки с изменяемыми параметрами Рисунок 13– Схема установки с фокусировкой ПАВ через управляемые дифракционные Иными словами, в данном случае запись информации в плоскостном объекте осуществляется через изменение характеристик линейных объектов, а именно, управляющих элементов, расположенных по периметру рабочей среды. Схема, позволяющая реализовать изменение характеристик таких элементов, была ранее отработана в ходе исследований по управлению искусственной мускулатурой. Принцип действия состоит в следующем.

Известно, что если совокупность гармонических колебаний подается на среду, обладающей нелинейным законом дисперсий, то тогда импульс, составленный из соответствующих гармонических колебаний, по мере распространения вдоль линейной среды, начинает расплываться. В квантовой механике аналогичное явление известно как расплывание волнового пакета.

Этот эффект можно обратить, а именно, можно подобрать фазу колебаний, поступающих на вход линейного элемента так, чтобы в определенной точке пространства максимумы синусоидальных или косинусоидальных колебаний оказались совпадающими друг с другом. Происходит эффект, в определенном смысле, аналогичный фокусировке.

Если использовать упругие колебания, то данный эффект позволяет осуществить растяжение среды в его вполне определенной точке линейного элемента, что и было показано в ходе проведения работ по управлению искусственной мускулатурой на квазибиологической основе. (Более того, существует возможность использовать линейную развертку, т.е. обеспечивать растяжение элементов последовательно).

Другими словами, каковы бы не были размеры основного рабочего элемента, предложенный принцип позволяет обеспечить использование дифракционных эффектов по существу за счет только четырех источников колебаний, которые управляют сигналами сложной формы, распространяющимися по линейным элементам, расположенным по периметру. Колебания, генерируемые внешним источником, испытывают дифракцию на этих элементах, фокусируясь в нужной точке рабочей среды. Тем самым, мы обеспечиваем полноценное управление записи в волновом режиме, используя только ограниченное число источников колебаний. Это представляется чрезвычайно важным при переходе к разработке систем записи информаций в наномасштабные среды.

Аналогичным образом для записи информации в сплошные среды можно использовать и другие колебания. Наиболее перспективными в этом отношении представляются волны, получившие в настоящее время название «волны Сулейменова – Муна».

Исходя из рассмотренного выше принципа записи информации в среды на микро- и наноуровне можно сформулировать следующие требования к рабочим средам.

Среда должна представлять собой композит, в котором верхний слой выполнен из стимул-чувствительного полимера. Характер фазового перехода в таком полимере определяется типом фокусируемых колебаний, а также длиной их волны.

В частности, представляют интерес слоистые композиции, в которых стимулчувствительный слой образован наночастицами. Такие частицы могут рассматриваться как отдельные «ячейки памяти».

2 Влияние фазового перехода на возникновении автоколебаний в открытых системах Теоретический анализ, проведенный в данном разделе, показывает, что существуют условия, при которых наличие фазового перехода в системе приводит к появлению автоколебаний.

Для определенности будем рассматривать жидкость, в которой протекает фазовый переход, приводящий к падению электропроводности. Примером такой жидкости является раствор ионогенного термочувствительного полимера, обладающего верхней критической температурой растворимости. При достижении этой температуры имеет место фазовый переход, связанный с частичной или полной потерей растворимости макромолекулами [5,6].

При этом протекает процесс, обратный электролитической диссоциации, что и вызывает снижение концентрации носителей заряда в системе. Аналогичным образом, существуют системы, обладающие верхней критической температурой растворимости, в которых при превышении некоторого критического порога по температуре имеет место резкое увеличение концентрации носителей заряда.

Для дальнейшего важно, что рассматриваемый фазовый переход является инерционным процессом, т.е. при гармоническом изменении температуры вариации проводимости раствора отстают по фазе на величину, определяемую строением макромолекулярного клубка.

Отталкиваясь от этих предпосылок, построим модель автоколебаний в растворе термочувствительного полимера под воздействием постоянного электрического тока.

Будем рассматривать трубку прямоугольного сечения, заполненную указанным раствором, на торцах которой закреплены плоские электроды (рисунок 1).

В линеаризованной форме уравнение баланса энергии может быть записано в виде:

где - вариации температуры относительно фонового профиля, фоновый профиль температуры, отвечающий однородному по длине решению задачи, a коэффициент температуропроводности, - удельное сопротивление, J - плотность тока, которая, вообще говоря, зависит от поперечных координат, cV - теплоемкость воды при постоянном объеме, K t - ядро линейного интегрального оператора, описывающего задержку отклика во времени.

В простейшем случае, когда задержка по времени имеет строго определенное значение, уравнение (1) принимает вид где производную T в приемлемом приближении можно считать постоянной (этот случай отвечает -образному виду зависимости функции K t от времени).

Будем искать решение (2) в виде:

полагая распределение тока по сечению трубки близким к однородному.

Подставляя (3) в (2), имеем:

Обозначим:

переходе концентрация носителей заряда уменьшается. Тогда Соотношение (формулу 5) можно рассматривать как закон дисперсии для колебаний, развивающихся в рассматриваемой системе.

Перепишем (формулу 5) в виде, явно содержащем действительную и мнимую части.

Существует вполне определенное значение частоты, при котором в системе могут существовать незатухающие (и не усиливающиеся) колебания. Это значение, очевидно, определяется из условия Качественное поведение решения (7) в зависимости от условий можно установить на основе рис.2, на котором отложены две вспомогательные зависимоститочки пересечения которых отвечают решению уравнения (7).

Подчеркнем, что параметр определяет влияние температуры на приращение энерговклада в локальный объем системы; чем этот параметр больше, тем эта зависимость является более выраженной. Наибольших значений следует, очевидно, ожидать в окрестности фазовых переходов, сопровождающихся резким изменением концентрации носителей заряда. (Именно к такому типу относится фазовый переход в растворах ионогенных термочувствительных полимеров.) Подчеркнем, что уменьшение концентрации носителей заряда в такой системе, очевидно, отвечает положительному знаку параметра (этот случай показан на рис.15).

Рисунок 15 – К отысканию критического значения управляющего параметра, = Представленное построение показывает, в частности, что существование устойчивой волны может иметь место только при достаточно больших параметрах :

В действительности критерий (10) является еще более жестким, так как наряду с условием (7) должно выполняться уравнение что иллюстрирует рисунок -1,5 16 –К отысканию области допустимых значений параметра.

Отталкиваясь от него можно показать, что уравнения (11) и (7) одновременно могут быть удовлетворены только при выполнении дополнительного условия, отыскать которое можно, рассматривая линию АВ на рисунке 16.

А именно, одновременное выполнение уравнений (7) и (11) возможно только тогда, когда линия 1 (задаваемая уравнением (8)) пересекает кривую 2 в области, отвечающей отрицательным значениям кривой 3. Соответственно, минимально возможное значение параметра отвечает случаю, когда линия 1 проходит через точку Очевидно, в данном случае Откуда вытекает критерий, определяющий существование рассматриваемого решения:

При выполнении этого критерия квадрат модуля волнового вектора может быть найден непосредственно на основе (7) по значению резонансной частоты, которая, в свою очередь определяется как решение (11), что иллюстрирует графическое построение рисунок 16. Из тех соображений легко заключить, что область значений квадрата модуля волнового вектора лежит в диапазоне:

Необходимо также принять во внимание, что волновой вектор имеет как продольные, так и поперечные составляющие. А именно, т.е.

где x y - габаритные размеры трубки по осям x и y, соответственно.

Таким образом, колебания рассматриваемого типа могут развиваться в системе только при достаточно больших значениях. Физически это отвечает или достаточно большой интенсивности нагрева или достаточно резкой зависимости электропроводности от температуры. В целом, это говорит о том, что энергия, поступающая в локальный объем системы, должна достаточно резко зависеть от температуры. Если это так, то имеет место следующая картина.

Будем считать, что в начальный момент времени температура системы сравнительно низка и лежит ниже границы фазового перехода. Тогда существуют условия, при которых электрический ток, протекающий через систему, будут приводить к ее нагреву до температуры, выше критической. При этом наиболее существенно, что фазовый переход происходит не сразу, т.е. система «перегревается». Перегрев системы приводит к тому, что сопротивление раствора падает, соответственно уменьшается выделяемое джоулево тепло.

Система остывает, переохлаждаясь до температуры ниже критической вследствие существования задержки по времени при фазовом переходе. После этого цикл повторяется снова.

Оценку значений резонансной частоты можно получить сравнительно простыми средствами для случая больших значений. В этом случае линии 1, рис.3, пересекают кривую 2 вблизи точки данной точки, можно записать:

Решение этого уравнения, очевидно, дается как:

Предельное значение резонансной частоты при, как следует из (18), определяется только параметром, характеризующим инерционность фазового перехода Подчеркнем, что для возникновения колебаний рассматриваемого типа критическим является именно фактор инерционности фазового перехода, система как бы проскакивает через значения, отвечающие состоянию равновесия. Проанализируем теперь уравнение (6), определяющее, вообще говоря, закон дисперсии рассматриваемых колебаний, более полно.

Стабильность частоты автоколебаний в открытых системах вблизи точки фазового перехода Выше было показано, что существуют условия, при которых в системах рассматриваемого типа развиваются колебания или волны постоянной амплитуды. Однако представленные соображения не позволяют пока ответить на вопрос относительно постоянства их частоты. А именно, рассматриваемая система является нелинейной, и стандартная процедура линеаризации предполагает исследование на устойчивость в широком диапазоне частот.

Рассмотрим поведение закона дисперсии рассматриваемых колебаний в окрестности найденной выше резонансной частоты, положив Подставляя (20) в (6) и используя разложение в ряд Тейлора с точностью до линейных членов, можно отыскать связь между вариациями частоты и волнового вектора или, используя равенство (6) записываемое для случая резонансных значений частоты и волнового вектора Соотношение (22) позволяет ответить на вопрос о том, что произойдет с рассматриваемыми колебаниями при отклонении частоты от резонансного значения. Точнее, оно позволяет отыскать декремент нарастания/ослабления волны. Положительные значения мнимой части (22) отвечают условию ослабления волны, а отрицательные – ее усилению, что вытекает из вида искомого решения (3).

Несложные преобразования дают Видно, что мнимая часть вариации частоты является строго положительной, что при выбранном виде решения (3) отвечает затуханию волны. Это говорит о том, что найденные выше условия действительно отвечают резонансным колебаниям (волнам). Незатухающие колебания, поддерживаемые постоянным внешним источником энергии, могут существовать только при вполне определенных значениях частот.

3 Метод записи информации в структуры надмолекулярного и молекулярного уровня при помощи процессов самоорганизации В ранее выполненных работах было показано, что существует возможность обеспечить контролируемое протекание процессов самоорганизации в системах на основе гидрофильных полимеров. Такая возможность определяется собственными нейросетевыми свойствами макромолекул. Доказательства того, что частично диссоциирующая макромолекула произвольной природы представляет собой прямой аналог нейропроцессораХопфилда, были даны, в частности, в работе [46] и докладывались ранее на конгрессе Европейской полимерной федерации [47].

Взаимодействие двух макромолекул, соответственно, может трактоваться в терминах перезаписи информации, зафиксированной в протокодонных последовательностях, отвечающих заданной конформации макромолекулы. Термин «протокодонная последовательность» последовательно раскрыт в [46, 47]; в упрощенной форме его можно трактовать следующим образом.

Макромолекула как прямой аналог нейронной сети оказывается способной распознавать определенные образы. Под «образом» здесь понимается та или иная конфигурация электростатических полей, развивающихся в точках, где находятся ионогенные функциональные группы. Каждая из таких групп может рассматриваться как аналог нейрона, формирующего на выходе сигнал отвечающей или логической единице (группа несет заряд) или логическому нулю (противоположный случай).

Макромолекула в целом формирует определенную последовательность логических переменных, среди которых встречаются устойчивые. Точнее, в зависимости от того, какая именно комбинация полей подается на «входы» аналогов нейронов, на выходах будут формироваться сигналы, отвечающие тому или иному образу, который распознается статистически наиболее достоверно.

Иллюстрация к молекулярному распознаванию образов структурой, показанной на рисунке 17, представлена на рисунке 18. По оси абсцисс отложен двоичный номер последовательности, подаваемой на входы аналога нейронной сети, по оси ординат – частота распознавания соответствующего образа. (На рисунке 18 показано также распределение значений формального гамильтониана от двоичного номера образа, переведенного в десятичный.) Видно, что только определенные образы распознаются статистически достоверно.

При расчетах использован потенциал Дебая – Хюккеля, единичные значения зарядов.

Предполагается, что длина Дебая составляет 6 длин С-С связей. Расстояние отдельного ребра в используемой структуре совпадает с длиной С-С связи.

Для описания взаимодействия указанного в предыдущем разделе типа использованы две структуры, подобные показанной на рисунке 17. Взаимодействующие структуры находятся на различных расстояниях, соответствующие диаграммы частотного распознавания показаны на рисунке 18 и рисунке 19.

Рисунок 17 –Исходная модельная структура из 10 элементов Рисунок 18 –Распределение результатов распознавания линейной структуры из 10 элементов Рисунок 19 –Две параллельных линейных структуры по 10 элементов Рисунок 20 –Распределение результатов распознавания образов двумя линейными структурами (группировка по первым десяти значениям) Рисунок 21 –Две параллельных структуры, расположенные на большем отдалении, чем в Рисунок 22 – Распределение результатов распознавания образов двумя линейными структурами (группировка по первым десяти элементам) Видно, что характер частотной диаграммы распознавания при взаимодействии между структурами меняется слабо. Однако, конкретные значения распознаваемых последовательностей могут трансформироваться. Этот факт является основой для рассмотрения формального оператора, позволяющего трактовать взаимодействие между макромолекулами в терминах перезаписи информации. (Как будет показано ниже, именно это обстоятельство позволяет говорить о существовании недарвиновских механизмов протобиологической эволюции.) Такой оператор обладает определенными собственными значениями. Их физической реализацией являются устойчивые состояния, появляющиеся в результате многократных взаимодействий. Соответственно, метод записи информации, который может быть реализован на основе использования макроскопических воздействий, состоит в организации таких условий, при которых реализуется, скажем, периодическое разрушение и воссоздание интерполимерного комплекса (или гидрофильного ассоциата).

Такие условия могут быть созданы или искусственно (например, периодическое изменение температурных полей с помощью устройств, описанных в разделе 1). Они могут возникать также и естественным путем за счет автогенерации колебаний, аналогичных рассмотренным в разделе 2.

В следующем разделе показано, что тепловые колебания могут генерироваться в системах рассматриваемого типа также и самопроизвольно. Этот вывод является исключительно важным для доказательства существования эволюционирующих нейронных сетей, так как он доказывает, что условия, обеспечивающие недарвиновскую эволюцию, также могут возникать самопроизвольно.

Реализация таких условий искусственным путем и составляет метод записи информации в среды молекулярного и надмолекулярного уровня. Фактически речь идет о запуске искусственного аналога протобиологической эволюции, который, как будет ясно из раздела 4, может быть реализован исключительно простыми средствами.

3.1 Возникновение автоколебаний в растворах термочувствительных полимеров в градиентных температурных полях Изучение процессов самоорганизации в растворах стимул-чувствительных полимеров давно привлекает пристальное внимание исследователей [49-51]. В частности, это связано с попытками раскрыть механизм эволюции, предшествовавшей биологической, т.е. выяснить, каким именно путем на Земле зародилась жизнь [12,13]. Как известно, попытки истолковать появление генетического кода на основе дарвинисткой точки зрения сталкиваются с непреодолимыми затруднениями, проанализированными, например, в [52]. (Одной из них является экстремально большое время, необходимое для осуществления соответствующей последовательности мутаций.) Одним из простейших примеров самоорганизации в открытых неравновесных системах являются автоколебания [39], которые, при определенных условиях, могут переходить в неравновесные структуры.

В данной работе показано, что в растворах термочувствительных полимеров могут возникать автоколебания неизвестного ранее типа, причем они могут существовать также в виде волн, направление распространения которых зависит от ориентации градиента температуры. Такие автоколебания возникают при условии, что раствор находится при температуре, близкой к температуре фазового перехода.

В работе экспериментально исследовался 2%-ый раствор сополимера НИПААМ:АК 90:10 при pН = 6-7 в диапазоне температур от 26 до 40 0С. Выбранный полимер обладает температурой фазового перехода около 32 0С, при которой происходит его резкое помутнение. Это позволяет измерять содержание макромолекул, перешедших в частично растворимую форму методом турбидиметрии (измерение интенсивности света, прошедшего через раствор). В том числе, существует возможность исследовать вариации числа таких макромолекул по измерениям колебаний оптической плотности.

Регистрировалась зависимость относительной интенсивности света, прошедшего через раствор, от времени, временное разрешение используемого оборудования составляло 10 мс; за единицу принималось значение, отвечающее интенсивности света, прошедшего через кювету, в начальный момент времени.

Раствор размещался в прямоугольной кювете с оптически прозрачными стенками, охлаждаемыми наружной водной рубашкой. Внутри кюветы располагался проволочный элемент, обеспечивающий нагрев раствора до требуемой температуры.

Примеры результатов измерений представлены на рисунках 1 и 2. Видно, что оптическая плотность раствора подвержена периодическим колебаниям, что подчеркивает Рисунок 3, на котором показан результат применения процедуры численной фильтрации к среднеквадратичным отклонениям измеренных значений, представленных на рисунке 23.

Рисунок 23 –Зависимость относительной интенсивности излучения, прошедшего через Видно, что состояние раствора термочувствительного полимера вблизи точки фазового перехода характеризуется флюктуациями оптической плотности, которые носят регулярный (периодический) характер.

Рисунок 24 –зависимость относительной интенсивности излучения, прошедшего через Качественно, появление таких флюктуаций можно пояснить следующим образом.

Зависимость оптической плотности раствора термочувствительного полимера от температуры, как правило, носит выражено нелинейный характер, однако, все-таки не является скачкообразной. Это соответствует тому, что в переходной области устанавливается динамическое равновесие: часть молекул, перешедших к частично растворимое состояние переходит в набухший макромолекулярный клубок, а часть испытывает обратный переход.

В состоянии равновесия частоты обоих указанных переходов, теоретически, должны совпадать. Однако, этот баланс может быть нарушен по целому ряду причин, одной из которых, как будет ясно из дальнейшего, являются автоколебания и волны, спонтанно возникающие в термодинамически открытой системе рассматриваемого типа.

Рисунок 25 – результат применения численной фильтрации к среднеквадратичным отклонениям относительной интенсивности излучения, использованы данные рисунок 40.

Построим теорию обнаруженных регулярных автоколебаний. Данная теория, в частности, позволяет показать, что природа возникновения таких колебаний самым тесным образом связана с фактором инерционности фазового перехода. А именно, существует определенная задержка между моментом времени, когда макромолекула приобретает температуру достаточную для перехода в частично нерастворимое состояние, и собственно моментом фазового перехода.

Построенная теория во многом аналогична теории автоколебаний, развитой в предыдущем разделе. Отличие состоит в том, что в данном разделе рассматривается сугубо температурное воздействие на систему.

Запишем уравнение, описывающее распределение температур в рассматриваемой кювете в пространстве и во времени где a 2 - коэффициент температуропроводности, C a cV, a - плотность воды, cV теплоемкость воды при постоянном объеме, T - частота прямого и обратного фазового перехода, соответственно, q - скрытая теплота фазового перехода.

Выбор знака правой части уравнения соответствует предположению об эндотермическом характере образования частично нерастворимых молекул при температурах выше критической. (Т.е. предполагается, что на конвертацию макромолекулы в слабо набухший клубок затрачивается энергия.) Обозначение T t отвечает предположению, что частоты переходов определяются не только значением температуры в данный момент времени, но и характером еще изменения в предшествующий период.

В состоянии равновесия, когда флюктуации отсутствуют (фоновая задача), профиль температуры определяется решением уравнения с соответствующими граничными условиями. При цилиндрической симметрии задачи функция T0 r зависит только от радиальной координаты r.

Определим - функцию вариации температуры относительно фонового профиля, которая, как следует из приведенной записи, может принимать и отрицательные значения. Уравнение (3.1) можно линеаризовать по стандартной процедуре, подставляя в него разложение (3.3) и удерживая в рассмотрении члены, не выше первой степени поT. Имеем:

где K t - ядра линейных интегральных операторов, описывающих задержку во времени отклика частот прямого и обратного фазовых переходов на изменение температуры.

В простейшем случае, когда задержка по времени имеет строго определенное значение, уравнение (27) принимает вид (Этот случай отвечает -образному виду зависимости функции K t от времени).

Производную можно считать постоянной в том случае, если градиент температуры в рассматриваемой системе невелик (температуры стенок кюветы поддерживается близкой к температуре, задаваемой нагревательным элементом), соответственно T0 const.

Знак производной (28) вблизи температуры фазового перехода, очевидно, является положительным, так как в этом диапазоне температур частота прямого фазового перехода растет с ростом переменной T, а частота обратного фазового перехода ведет себя противоположным образом.

Снова будем искать решение (29) в виде:

полагая распределение фоновой температуры по сечению кюветы близким к однородному.

Подставляя (28) в (29), имеем:

Соотношение (31) можно рассматривать как закон дисперсии для колебаний, развивающихся в рассматриваемой системе.

Перепишем (31) в виде, явно содержащем действительную и мнимую части.

Существует вполне определенное значение частоты, при котором в системе могут существовать незатухающие (и не усиливающиеся) колебания. Это значение, очевидно, определяется из условия Качественное поведение решения (32) в зависимости от условий можно установить на основе построения, аналогичного использованному в предыдущем разделе, снова рассматривая две вспомогательные зависимости точки пересечения которых отвечают решению уравнения (33).

Представленное построение показывает, в частности, что существование устойчивой волны может иметь место только при достаточно больших параметрах :

В действительности критерий (34) является еще более жестким, так как наряду с условием (35) должно выполняться уравнение Таким образом, колебания рассматриваемого типа могут развиваться в системе только при достаточно больших значениях. Физически это отвечает достаточно резкой зависимости частоты перехода от температуры, что реализуется для ряда полимеров. Повидимому, эти условия оказываются выполненными, в частности, для использованного в экспериментах полимера сополимера НИПААМ:АК 90:10.

Таким образом, инерционность изменения характеристик системы при фазовых переходах может приводить к появлению колебаний не изученного ранее типа. Как будет показано в следующем разделе, самовозбуждение таких «температурных» волн является существенным для обеспечения работы эволюционирующих нейронных сетей, а также для понимания механизмов протобиологической эволюции.

А именно, возбуждение таких волн обеспечивает условия, при которых реализуются многократные взаимодействия между макромолекулярными структурами, запускающими конкуренцию между ними.

3.2 Расчет необходимых сопротивлений и уровней напряжения Посмотрим подробнее на комбинации резисторов. При нажатии любой кнопки в верхнее плечо делителя подключается от 0 до 12 резисторов с сопротивлением RX и от 0 до резисторов с сопротивлением RY. Для упрощения расчетов примем: верхние резисторы RX1 = RX2 = … = RX12 = RX, боковые резисторы RY1 = RY2 = RY3 = RY4 = RY.

Формула для расчета выходного напряжения примет вид:

где x, y – координаты нажатой кнопки. Из формулы видно, что выходное напряжение зависит от значений x и y нелинейно. Таким образом, подбирая значения резисторов, нужно расширить диапазон изменения выходного напряжения Vout и сделать все клавиши различимыми для АЦП микроконтроллера.

В таблице 1 представлены теоретические расчеты выходного напряжения Vout согласно формуле (1) при входном напряжении Vref = 3,36 В, RX = 220 Ом, RY = 47 Ом, RG = 4,7 кОм.

Таблица 1 – Теоретические значения выходного напряжения Vout В таблице 2 представлены полученные результаты эксперимента.

Таблица 2 – Полученные экспериментально значения выходного напряжения Vout 4 2,11 2,17 2,24 2,31 2,38 2,46 2,54 2,65 2,74 2,85 2,97 3,09 3, 3 2,12 2,19 2,25 2,33 2,40 2,48 2,57 2,67 2,77 2,88 3,00 3,12 3, 2 2,14 2,20 2,27 2,33 2,42 2,50 2,59 2,69 2,79 2,90 3,02 3,15 3, 1 2,15 2,21 2,28 2,36 2,44 2,52 2,61 2,71 2,81 2,93 3,04 3,17 3, Кнопки (5,0) и (7,0) не установлены, так как их место занимает клавиша «Space»

размером в три кнопки, соответствующая кнопке (6,0). Как мы видим, полученные результаты практически совпадают с теоретическими значениями.

Далее данную схему подключаем к микроконтроллеру ATMega16, подсоединенному, в свою очередь, к устройству для вывода информации через интерфейс USB, который считывает уровни напряжения после той или иной нажатой кнопки и выдает на экран результат. Встроенный АЦП преобразовывает входное напряжение в восьмиразрядные двоичные числа. Таким образом, максимальное входное напряжение на аналоговом входе равное 3,36 В, соответствует значение 255.

Уровень напряжения определяется по следующей формуле:

В таблице 4 представлены теоретические значения уровней сигнала на выходе АЦП, в таблице 5 – экспериментально полученные значения напряжения, пересчитанные в значения АЦП, соответствующие нажатым клавишам, по формуле (12).

Т а б л и ц а 4 – Теоретические значения уровней сигнала на выходе АЦП Т а б л и ц а 5 – Полученные экспериментально значения напряжения, пересчитанные в значения АЦП 4 Разработка и изготовление средств изучения процессов самоорганизации в системах на основе гидрофильных полимеров Изготовлен блок генерации распределенных температурных полей в системах на основе гидрофильных полимеров. Модернизированы системы оптической регистрации кинетики фазовых переходов в растворах термочувствительных полимеров. Изготовлен блок запуска имитации эволюционных процессов в композиционных системах на основе гидрофильных полимеров.

В данном разделе описывается ряд радиоэлектронных систем, предназначенных для обеспечения работы эволюционирующих нейронных сетей. Подчеркнем, что все описанные в данном разделе схемы обеспечивают макроскопическое воздействие на используемые системы. Однако, в соответствии с одним из основных положений казахстанской инициативы в области наноэлектроники, обоснованном ранее, существует возможность обеспечить управление наномасштабными процессами с помощью макроскопических воздействий. В данном случае речь, по существу, идет о направленном использовании процессов самоорганизации. Данное обстоятельство подчеркивается изначально, так как описываемые ниже узлы изготавливаются со сравнительно низкой точностью, что, однако, не исключает возможности их применения к исследованию процессов, протекающих на молекулярном и надмолекулярном уровнях.

4.1. Блок генерации распределенных температурных полей в системах на основе гидрофильных полимеров Результаты, детально описываемые в разделе 3данной работы, доказывают, что для возбуждения волновых колебаний в растворах термочувствительных полимеров можно использовать неоднородные температурные поля, обладающих заданной периодичностью. А именно, в указанном разделе показано, что в области температур вблизи фазового перехода могут возбуждаться волны нового типа. (В работах [19-21] колебания данной разновидности были названы волнами Сулейменова – Муна, далее – СМ-волны.) СМ-волны одной из разновидностей возбуждаются в пограничной области температур, в том числе, и самопроизвольно. Однако амплитуда таких волн может быть существенно увеличена за счет использование периодического разогрева, так как в данном случае имеет место эффект резонанса. Именно такое резонансное возбуждение СМ-волн наблюдается при прямом нагреве раствора электрическим током. Соответствующие экспериментальные доказательства, Данный блок был разработан на базе схемы телевизионного экрана [22-29], использующего фазовые переходы в растворах термочувствительных полимеров. Принцип действия такого экрана состоит в следующем. В определенных точках (пикселях) осуществляется фазовый переход, вследствие которого среда становится замутненной, так как молекулы полимера частично теряют растворимость. При боковом освещении такие пиксели визуально воспринимаются как освященные вследствие процессов рассеяния света в оптически плотной среде. Участки среды, через которых свет проходит беспрепятственно, в этих условиях воспринимаются как темные.

Варианты конструкции такого экрана рассматривались в нескольких работах [22-29]; к настоящему времени радиоэлектронные блоки экрана также были разработаны на уровне, достаточном для использования в схемах, обеспечивающих формирование неоднородных температурных полей с заданной периодичностью.

Необходимость использования периодических температурных полей определяется условиями резонансного возбуждения волн Сулейменова – Муна (разделы 3,4). Однако закон дисперсии таких волн является, во-первых, достаточно сложным, а, во-вторых, малоизученным.

Соответственно для повышения стабилизации волн указанного типа целесообразно фиксировать не только частоту, но и период. Это достигается за счет использования избыточного числа источников колебаний (в простейшем случае – резистивных нагревательных элементов, к которым подводится периодический сигнал).

Фактор «избыточности» при использовании периодически располагаемых источников колебаний можно пояснить при помощи схемы рис.43, ранее использованной для обоснования возможности записи информации в распределенные среды [20,30].

На рис.43 показано плоское рабочее тело, заполненное некоторой средой, состояние которой может обратимо или же необратимо изменяться при условии, что внешнее воздействие превышает некоторое критическое значение по амплитуде.

По краям рабочего тела с определенным шагом располагаются источники колебаний, способные возбуждать монохроматические волны соответствующей природы. При условии, что расстояние между источниками удовлетворят условиям теоремы Котельникова, такая совокупность источников позволяет синтезировать волновой фронт произвольной конфигурации, в том числе и сходящуюся цилиндрическую волну.

При условии, что в фокальной точке имеют место изменения состояния среды (это обеспечивается тем, что используемая среда характеризуется определенным порогом чувствительности по амплитуде воздействия, который оказывается превышен только в фокальной точке), можно обеспечить запись информации, обеспечивая сканирование точки фокуса по координатам.

Однако, для обеспечения максимальной стабильности частоты и периода используемых волн представляется целесообразным использовать «трехмерную решетку». В этом случае все три компоненты волнового вектора оказываются дополнительно стабилизированными за счет фактора избыточности, о котором говорилось выше.

Периодическое размещение нагревательных элементов в данном случае позволяет осуществлять стабилизацию используемых волн по пространственному периоду (по всем трем компонентам волнового вектора) и, тем самым, исключить погрешности, связанные с нестабильностями закона дисперсии СМ-волн.

Рисунок 26 –Схема реализации сходящейся цилиндрической волны при записи Среда, в которую записывается информация, располагается непосредственно под решеткой, сформированной из нагревательных элементов. Такая среда может представлять собой, в частности, термочувствительный гидрогель, обладающий температурой фазового перехода, близкой к температуре фазового перехода используемого раствора.

Среди нескольких схем телевизионных экранов, описанных в работах [22-29] для целей возбуждения СМ-волн в наибольшей степени подходит схема, основанная на диоднорезистивной матрице.

Сделанный выбор определяется следующими факторами:

- элементы матрицы обеспечивают создание распределенного температурного поля, однако они остаются электрически изолированными от раствора;

- существует возможность обеспечить регулирование скорости развертки, обеспечивающей формирование поля, в широких диапазонах (в том числе, на частотах, отвечающих временам, намного меньшим постоянной времени изменения температуры среды в отдельном пикселе);

- имеется возможность оптической регистрации результата воздействия с помощью двухканальной схемы.

Рисунок 27– Использование трехмерной решетки, составленной из нагревательных элементов, для стабилизации фокусировки волны, 1 – нагревательные элементы, 2 – среда, в которую записывается информация, 3 - кювета с раствором.

Блок управления рассматриваемой системой изготавливался в соответствии со следующими техническими требованиями:

1. Разрешение матрицы 16 х 16 пикселей.

2. Размер матрицы 16 х 16 см.

3. Количество слоев матрицы – 4. Интерфейс подключения к персональному компьютеру – USB 5. Программы управления для ПК и контроллера написаны на языке C++.

6. Контроллер на основе микросхемы ATMEGA8A-PU 7. Последовательно-параллельные сдвиговые регистры для управления драйверов ключей в виде микросхем 74HC595.

8. Драйверы ключей на основе микросхем ULN2803 и TD 9. Возможность настройки параметров развертки до частот 100 кГц.

Рассматриваемое устройство представляет собой программно-аппаратный комплекс, обеспечивающий создание заданного температурного поля на псевдотрехмерной матрице размером 16 х 16 пикселей и глубиной 3 пикселя.

Аппаратная часть модели состоит, непосредственно из самого экрана, состоящего из термочувствительного полимера, контроллера – устройства, обеспечивающего управление экраном; компьютера, с которого формируется изображение и отправляется на экран.

Программное обеспечение позволяет создавать заданное распределение температурного поля и обеспечивает синхронизацию экрана с компьютером. Матрица пикселов экрана автоматически разбивается программной на сегменты изображения – группы пикселей (ГП). Группа пикселей – максимально допустимое количество точек матрицы, которое можно включить одновременно. На рисунке 28 представлена блок-схема работы макета экрана.

Рисунок 28 – Блок-схема циклической работы устройства.

Развертка экрана представляет собой замкнутый цикл динамического движения «картинки» (рисунок 28). Как отмечалось выше, матрица разделяется на отдельные сегменты – группы пикселей. Такая группа представляется кодовой комбинацией, несущей информацию о расположении каждого элемента. Эти кодовые комбинации с компьютера отправляются в контроллер, который формирует распределение поля.

Программное обеспечение, при вхождении в рабочий цикл, устанавливает в ноль текущую группу пикселей (ГП). Затем происходит последовательная выборка ГП среди незадействованных, и расчет параметров битов для включения выбранной ГП. Так как для управления матричным экраном, размером, 16х16 пикселей необходимо 32 управляющих электронных ключа, то битовая комбинация представляет собой последовательность из бит, в которой «0» - не включать ключ, «1» - включить ключ. Кодовая комбинация посылается в последовательно-параллельные сдвиговые регистры контроллера и, тем самым, управляет электронными ключами матрицы. Битовая комбинация хранится в регистрах заданное время – время задержки, которое является длительностью воздействия на термочувствительный полимер (длительностью импульса). После истечения заданного времени задержки, происходит сброс (обнуление) регистров и цикл работы повторяется.

Устройство построено по матричной схеме, управляемой компьютером. В такой схеме осуществляется коммутация шин токоподвода «по горизонтали» и «по вертикали» (рисунок 29).

Рисунок 29 – Матричная схема управления пикселями экрана; 1 – горизонтальные шины Рисунок 30 – Матричная схема управления пикселями экрана; 1 – горизонтальные шины Ток проходит через отдельную ячейку i, j только в том случае, если открыты оба электронных ключа, коммутирующие шину с номером i «по горизонтали» и шину с номером j «по вертикали». Это позволяет свести к минимуму число используемых электронных ключей, фактически организовав аналог строчной развертки, используемой в телевидении.

Здесь каждый горизонтальный "ряд" и каждая вертикальная "колонка" управляются отдельным электронным ключом. Общее количество ключей равно сумме "рядов" и "колонок". Подобные схемы в настоящее время используют в большинстве плазменных экранах, и т.п.

Структурным элементом матрицы предлагаемого типа является калорическая ячейка (рисунок 47).

Объемная система состоит из 3 слоев матриц. Количество пикселей (калорических ячеек) каждой матрицы равно 16 х 16 = 256 (рисунок 48).

Каждая ячейка матрицы имеет индивидуальное шинное питание, регулируемое микросхемами драйверов ключей.

Электрическая схема модели матрицы спроектирована в программе для моделирования цепей ElectronicsWorkbench. Для удобства разработки и отладки контроллера экрана на начальном этапе вместо калорических ячеек на основе раствора термочувствительного полимера использовались светодиоды.

Управление ключами в макете экрана осуществляется контроллером – программноаппаратным комплексом, который управляет 32 ключами матрицы: 16 для горизонтальных проводящих линий и 16 для вертикальных проводящих линий.

Рисунок 31 – Устройство калорической ячейки макета и физическое соединение Рисунок 32 – Устройство калорической ячейки макета и физическое соединение Контроллер состоит из микропроцессора ATmega8, набора последовательнопараллельных регистров сдвига и набора ключей для коммутации соответствующих линий резистивной матрицы.

Ядром контроллера является процессор на микросхеме ATmega8 – 8-разрядный микроконтроллер с 8 кБвнутрисистемно-программируемой Flash памяти и 1 кБ встроенной оперативной памяти SRAM, максимальная рабочая частота которого составляет 16 МГц. Он осуществляет взаимодействие и коммутацию между персональным компьютером и макетом экрана.

Рисунок 33 – Фотография одного из трех слоев матрицы псевдотрехмерного экрана.

Этот микроконтроллер полностью подходит для совместного использования с микропрограммным драйвером виртуального USB-порта от ObjectiveDevelopment, с удобным программным интерфейсом и простой схемотехнической реализацией (рисунок 49).

Драйвер обеспечивает возможность программирования контроллера через микросхему ATmega8.

Регистры обеспечивают получение, хранение и отдачу битовой комбинации каждой ГП внутри контроллера. Выходы регистров могут принимать одно из двух значений «1» включить соответствующий электронный ключ, «0» - не включать.

Для контроллера выбрана микросхема последовательно-параллельного регистра сдвига 74HC595 компании Philips. Функциональная и логическая диаграммы регистра приведены рисунках 34 и 35.

Рисунок 34 – Схема подключения микроконтроллера к порту USB Рисунок 35 – Функциональная диаграмма регистра сдвига 74HC Регистр 74HC595 является 8-ми битной высокоскоростной микросхемой с 3 режимами выхода, совместимой с TTL. Может работать в режиме последовательного ввода и последовательного/параллельного вывода данных. Важной особенностью этой микросхемы является наличие двух регистров, соединённых параллельно. При заполнении первого регистра последовательными данными по команде из микропроцессора ATmega они отправляются во второй регистр памяти и могут храниться там до повторной команды записи следующих 8 бит информации с первого регистра. Таким образом, в котроллере, для управления 32 ключами резистивной матрицы, необходимо использовать 4 восьмибитных регистра 74HC595.

Рисунок 36 – Логическая диаграмма регистра сдвига 74HC Матрица для создания заданного распределения температурного поля имеет независимое питание постоянным током. В зависимости от текущей кодовой комбинации необходимо произвести включение/отключение тех или иных проводящих линий матрицы.

Таким образом, в контроллере используются электронные ключи, способные включать внешнюю цепь питания под воздействием управляющего сигнала, поступающего с микросхем регистров.

Для осуществления этого требования можно использовать, например, транзисторные ключи, но техническая реализация 32 таких ключей будет технологически сложна и не компактна.

Оптимальным решением является использование четырех наборов ключей в микросхемах ULN2803 и TD62783APG компании TOSHIBA, так как они предназначены для коммутации низкоуровневыми логическими напряжениями TTL (сигналы от регистров) более высоких напряжений и токов (внешнее питание матрицы, подключаемое через электронные ключи). Микросхемы ULN2803 и TD62783APG имеют по 8 независимых ключей. Электронные схемы наборов ключей представлены на рисунках 37 и 38.

Микросхема ULN2803 является драйвером нижнего плеча и позволяет управлять питанием со стороны отрицательных контактов нагревательных линий матрицы. Микросхема TD62783APG – это драйвер верхнего плеча, который позволяет управлять питанием положительньных контактов нагревательных линий.

Рисунок 37 – Схема ключа с отрицательной логикой внутри микросхемы ULN Рисунок 38 – Схема ключа с положительной логикой внутри микросхемы TD62783APG Схема PCB печатной платы контроллера тензорного экрана, отображена на рисунке 39. Печатная плата имеет размеры 190x40x20мм и полностью помещается в боковой рамке макета экрана.

Принципиальная схема контроллера (рисунок 40) была разработана в среде MultisimPowerProEditionv 10.1.1 и состоит из микропроцессора ATMEGA8-16P, 4 регистров сдвига 74HC595, соединённых последовательно, микросхем электронных ключей ULN2803 и TD62783APG для коммутации питания матрицы. Для включения и выключения четырехполюсников на каждой элементарной ячейке (пикселе) экрана используются выходы микросхем ключей ULN2803 (11-18) и TD62783APG (11-18), которые коммутируются через сдвиговые регистры 74HC595.

Рисунок 40 – Схема контроллера тензорной матрицы экрана с 16 управляющими линиями.

Подача управляющих сигналов на макет телевизионного экрана осуществляется с персонального компьютера, через программу, написанную на языке программирования С++ (рисунок 41).

Требуемое изображение рисуется на схематическом экране матрицы в программе и одновременно отображается на макетном экране дисплея. Управление макетом телевизионного экрана осуществляется следующим образом:

«+», «–» – увеличение, уменьшение времени воздействия на строку резисторов;

«*», «/» – увеличение, уменьшение процента времени подачи импульса;

стрелки: «» – перемещение курсора, для рисования изображения.

«Пробел» – зафиксировать/убрать отображение точки.

Рисунок 41 – Интерфейс рабочей программы управления матрицей.

Программное обеспечение к данной схеме было модернизировано в целых обеспечения возможности регулирования частоты развертки в широких пределах.

Фотография фрагмента диодно-резистивной матрицы, окрашенной в черный цвет для предотвращения паразитных отражений, влияющих на оптические измерения, показана на рисунке 56.На данной фотографии видны СМД-компоненты, на базе которых собиралась диодно-резистивная матрица. Использованы следующие компоненты:

- диоды SMD 10 Ohm - 256 штук на одну матрицу - резисторыSMD BAS32 - 256 штук на одну матрицу Фотографии печатных плат в процессе сборки и готового управляющего узла системы показаны на рис. 42, 43, 44.

Использование SMD компонент обеспечивает характер нагрева среды, близкий к точечному. Диоды служат для предотвращения появления паразитных обратных токов.

Управление схемы осуществляется контроллером на базе микросхемы ATMEGA8-16P.

Тестовые эксперименты показали, что такого рода решетки действительно обеспечивают резонансное возбуждение волн рассматриваемого типа, причем удается стабилизировать пространственный период волны, амплитуда которой достигает 20-30% в пересчете на глубину модуляции оптической плотности среды.

Рисунок 42 – Фотография фрагмента диодно-резистивной матрицы Рисунок 43 –Фотография печатной платы управляющего узла в процессе изготовления.

Рисунок 44 – Фотография готовой печатной платы управляющего узла.

4.2. Система оптической регистрации кинетики фазовых переходов в растворах термочувствительных полимеров Система оптической регистрации колебаний, возникающих в среде, предназначенной для построения эволюционирующей нейронной системы, в работах за отчетный период выполнена на базе ранее изготовленного устройства для исследования кинетики фазовых переходов в растворах термочувствительных гидрогелей.

Принципиальная схема базового модуля показана на рисунке 46.

Схема включает в себя аналого-цифровой преобразователь (микросхема ATMEGA8PU) на 1024 выборки, работающий на интерфейсе RS232 (Com-Port). На вход АЦП подается сигнал с фоторезистора, включенного по схеме делителя напряжений.

На рисунке 1 использованы следующие обозначения: С1, С2 – 22пФ; С3-С8 – 100 нФ;

С9 - 4,7мкФ; D1 – 1N4148; QZ – кварцевый резонатор 7,3728RG9; R1 – 3,8 KОМ; R2 – 3КОМ; R3 – фоторезистор СФ3-1 ; 1 – ATMEGA8-16PU; 2 – MAX232CPE; 3 - стабилизатор 78L05; справа – выводы на последовательный порт (COM).

Рисунок 46 – Принципиальная схема узла регистрации интенсивности света, включающая в себя также функции сопряжения с персональным компьютером В данной схеме измерительным узлом является фоторезистор, остальные элементы предназначены для обеспечения записи информации в персональный компьютер.

Разрешающая способность устройства по времени составляет 1 мкс. Результаты измерений записываются непосредственно в ПК в текстовом формате в виде отдельного файла. Работа интерфейса RS232 поддерживается консольной программой, алгоритм которой основан на сборе данных с Com-Port и преобразовании в текстовую форму.

Модернизация ранее разработанного устройства состояла в следующем. Были собраны две идентичные схемы, в состав которых был введен блок синхронизации, обеспечивающий одновременный запуск измерений. Была разработана программа, позволяющая записывать данные, поступающие с двух измерительных каналов в тестовый файл.

Основным из новых элементов модернизированной конструкции является механическая система крепления измерительного устройства к блоку, обеспечивающему формирование волновых структур в целях записи информации в распределенную среду.

Разработанная система крепления позволяет осуществлять перемещение пары измерительных устройств в плоскости основного блока, причем так, что расстояние между измерителями остается фиксированным. Схема механической части двухканального измерителя показана на рисунке 47.

Рисунок 47– Схема двухканального измерителя оптических характеристик, допускающая перемещение в плоскости основного измерительного блока.

Двухканальный измеритель функционирует следующим образом. Основной измерительный блок (1), внутри которого располагается диодно-резистивная матрица, располагается внутри механической конструкции, снабженной крепежными элементами (2).

Они представляют собой винты, снабженные резиновым уплотнителем и фиксируют только положение блока относительно данной механической конструкции, юстировка оптических каналов осуществляется независимым образом.

Сборочные чертежей механической части блока оптической регистрации показана на рисунках 48 и 49 в двух различных ракурсах для наглядности.

Рисунок 48 –Сборочный чертеж механической части оптической системы регистрации К опорной станине регистрирующей системы (3) крепится несущая конструкция с крепежными стойками (4), в состав которой входят также площадки (5), на которых размещаются источники света (6), снабжаемые крепежными узлами (7), а также приемники излучения (8). При тестировании двухканального измерителя использованы светодиоды.

В верхней из площадок (5) сделаны отверстия, позволяющие регулировать высоту взаимного расположения площадок (5). Регулировка высоты осуществляется с помощью гаек, навинчивающихся на крепежные стойки (4).

Каждый из оптических каналов регистрации, образованный парой приемника (8) и источника излучения (6), обеспечивает регистрацию оптической плотности среды в режиме реального времени. Программное обеспечение позволяет варьировать как интервал между моментами считывания данных, так и продолжительность проведения измерений в целом.

Разработанная конструкция позволяет с приемлемой точностью регулировать расстояние между оптическими каналами регистрации, а также обеспечивает перемещение основного измерительного блока относительно указанных каналов как целого.

Рисунок 49 –Сборочный чертеж механической части оптической системы регистрации Данный измеритель предназначен, в том числе, для измерения длины СМ-волн на основании детектирования разности фаз между колебаниями оптической плотности, регистрируемыми в двух разнесенных точках пространства.

Заключение Таким образом, инерционность изменения характеристик системы (в частности, ее электропроводности) при фазовых переходах может приводить к появлению колебаний не изученного ранее типа. При этом необходимо подчеркнуть, что рассмотренный в работе пример электропроводящей системы является далеко не единственным. Полностью аналогичные уравнения могут быть записаны для любого другого случая, в котором фактор, отвечающий за нагрев системы, сам зависит от ее температуры. В частности, есть основания полагать, что сходные колебания могут развиваться и в некоторых жидкофазных композициях под воздействием солнечной радиации. Это позволяет ставить вопрос о создании гелеопреобразователей нового типа, основанных на возникновении автоколебаний в тонких пленках на основе термочувствительных полимеров.

Необходимо также подчеркнуть, что приведенный анализ дан только для простейшего случая, когда инерционность системы описывается через строго фиксированное время задержки. Эта идеализация, однако, не является существенной, что можно показать в достаточно общем случае. Такая теория, однако, уже требует рассмотрения конкретного вида функции, описывающей инерционность системы, что делает актуальным, в частности, исследования, направленные на отыскание конкретных параметров, характеризующих кинетику фазовых переходов в системах на основе термочувствительных полимеров.

Список литературы Заславский Г.М. Сагдеев Р.З. Введение в нелинейную физику. От маятника до турбулентности и хаоса. - Москва : Наука, 1988.

2 Арнольд В.И. Теория катастроф. 1990. - 128с.

3 Ергожин Е.Е., Зезин А.Б., Сулейменов И.Э.,Мун Г.А. Гидрофильные полимеры в нанотехнологии и наноэлектронике (монография) / Библиотека нанотехнологии, АлматыМосква: LEM, 2008, 214 с.

4 Сулейменов И.Э. Мун Г.А. Перспективы использования неустойчивостей на границе соприкасающихся фаз в нанотехнологии и наноэлектронике // Известия научнотехнического общества «КАХАК». №5 (30). 2010, С. 55-64.

5 Khutoryanskiy V.V., Nurkeeva Z.S., Mun G.A., Sergaziyev A.D., Kadlubowski S., Fefelova N.A., Baizhumanova T. Rosiak J.M. Temperature-responsive linear polyelectrolytes and hydrogels based on [2-(methacryloyloxy)ethyl]trimethylammonium chloride and Nisopropylacrylamide and their complex formation with potassium hexacyanoferrates (II, III) // J.

Polym. Sci., Polym. Phys., 2004, V.42 (3), P. 515-522.

6 Zhunuspayev D.E., Mun G.A., Khutoryanskiy V.V. Temperature-Responsive Properties and Drug Solubilization Capacity of Amphiphilic Copolymers Based on N-Viny NVinylpyrrolidone and Vinyl Propyl Ether // Langmuir, 2010; 26, 742-747.

Yeligbayeva G. A. Kazakhstan initiative of development of nanoelectronics on hybrid spintronic and quasi-biological base // Proc. EuroNanoForum 2009, Prague, 2-5 June 2009, P.190.

8 Мун Г.А. Казахстанская инициатива в области наноэлектроники // Сб. тез.

Пленарных, устных и приглашенных докл. Пятой Всеросс. Каргинской конф. "ПолимерыМосква, 2010. – С. 160.

9 Сулейменов И.Э, Мун Г.А., Панченко С.В. Казахстанская инициатива в области наноэлектроники: потенциал междисциплинарной кооперации // Известия научнотехнического общества «КАХАК». – 2011. - №4 (34). - С. 54 - 66.

10 Мун Г.А., Сулейменов И.Э., Сулейменова К. Казахстанская инициатива в области развития наноэлектроники // Материалы III Астанинского экономического форума, Астана, 2010, 1-2 июля. – С. 127-131.

11 Mun G.A. The Kazakhstan Initiative in Nanoelectronics: New Approaches to Quasibiological Systems Development // 8th International Conference on Nanosciences & Nanotechnologies, 7 - 15 July 2011 Thessaloniki, Greece. P.142.

12 Ергожин Е.Е., И.Э. Сулейменов, Г.А. Мун, Джумадилов Т.К., С.В. Панченко.

Принципы работы молекулярного нанопроцессора // Доклады НАН РК, 2008, № 6, С. 5-9.

13 Зезин А.Б., Мун Г.А., Мангазбаева Р.А. Полиамфолиты как аналоги нейронных сетей. // Тезис докл. Международный междисциплинарный симпозиум. Симферополь-Ялта 4-10 января 2011г.-С.47-48.

14 Панченко С.В., Мун Г.А., Сулейменов И.Э. Моделирование работы ионного наносумматора на основе полиэлектролитов // Труды 6-ой межд. конф. студентов, аспирантов и молодых специалистов государств участников РСС «Техника и технология связи», Ташкент, 9-10 октября 2008 г., с. 198-202.

15 Сулейменов И.Э., Мун Г.А., Панченко С.В., Проскура К.А. Принципы работы нанопроцессора на основе полиэлектролитов // Мат. межд. научн.-тех. конф.

«Микроэлектроника и наноинженерия – 2008», Зеленоград, МГИЭТ, 25-27 ноября 2008.

16 Ергожин Е.Е., И.Э. Сулейменов, Г.А. Мун, Джумадилов Т.К., С.В. Панченко.

Принципы работы молекулярного нанопроцессора // Доклады НАН РК, 2008, № 6, С. 5-9.

17 Сулейменов И.Э., Мун Г.А. Наноструктурированные полимерные гидрогели как основа для создания нейрокомпьютера // Вестн. КазНУ, сер. химическая, 2008, №1 (49), С.

64-69.

18 Ергожин Е.Е., Зезин А.Б., Сулейменов И.Э., Мун Г.А. Гидрофильные полимеры в нанотехнологии и наноэлектронике (монография) / Библиотека нанотехнологии, АлматыМосква: LEM, 2008, 214 с.

19 Мун Г.А., Сулейменов И.Э., Зезин А.Б., Абилов Ж.А., Джумадилов Т.К., Измайлов А.М., Хуторянский В.В. Комплексообразование с участием полиэлектролитов:

Теория и перспективы использования в наноэлектронике (монография) / Библиотека нанотехнологии. Выпуск 2. Алматы – Москва-Торонто – Рединг: Изд-во LEM, 2009, 256 с.

20 Роко М. Перспективы развития нанотехнологии: национальные программы, проблемы образования // Российский хим. журн. (Ж. Росс. хим. об-ва им. Д.И.Менделеева), 2002, т. 46, №5, С.90-92.

21 Roco M. C. J. Nanoparticle Res., 2001, v. 3, №5–6, 2001, p. 353–360.

22 Nanotechnology Research Directions. Eds. M.C.Roco, W. S.Williams, P.Alivisatos.

Dortrecht: Kluver Acad. Publ.2000 (русский перевод: «Нанотехнологияв ближайшем десятилетии. Прогноз направления исследований». Под ред. М. С. Роко, В.С.Уильямса, П.

Аливисатоса. Пер. с англ. под ред. Р. А. Андриевского. М.: Мир, 2002).

23 NSTC, National Nanotechnology Initiative and Its Implementation Plan, Washington, D.C., 2000.

24 Societal Implications of Nanoscience and Nanotechnology. Eds. M. C. Roco, W.

S.Bainbridgeю Dordrecht: Kluver Acad. Publ. 25 Yermukhambetova B.B., Semenyakin N.V., Abdykalykova R.A., Timofeyev A.V., Dergunov M.A., Kaldybekov D.K., Use of the Suleymenov-Mun Waves in Power Engineering // 8th International Conference on Nanosciences & Nanotechnologies, 7 - 15 July 2011 Thessaloniki, Greece.

26 Рягузов А.П., Ким П.В., Бобровников Д.И. Принципы использования волн Сулейменова – Муна // Известия научно-технического общества «КАХАК». №5 (30). 2010, С.

97-92.

27 Байкенов А.С., Семенякин Н.В., Тасбулатова З.С. Схемотехническая реализация записи информации в распределенные среды по методу Сулейменова – Муна // Вестник Национальной инженерной академии Республики Казахстан. - № 3 (37) 2010. – С. 99-104.

28 Мун Г.А., Сулейменов И.Э., Семенякин Н.В., Заитова Л.И., Дергунов М.А., Жетбисбаев Ш.Р., Боранбаева Л.Е. Система воспроизведения изображения нового типа на основе термочувствительных полимеров // Известия научно-технического общества «КАХАК», №2 (27), Алматы, 2010, с.76-83.

29 Mun G.A., Semenyakin N., Bobronvikov D., Proskura K., Zaitova L., Kim P., Suleimenov I.E. Image Reproduction Systems on Nanotechnology base // Int. Conference on Nanomaterials: Synthesis, Characterization and Applications, ICN 2010, Kottayam, India, 2010, IL 39, P. 36-37.

30 Mun G.A., Suleimenov I.E., Semenyakin N., Bobronvikov D., Zaitova L., Gapparova G. Application of Nanotechnologies for Creation of 3D-imagery // 6th Nanoscience and Nanotechnology Conference (NanoTR-VI), zmir, Turkey, Jun 2010, P. 659.

31 Семенякин Н.В., Проскура К.А., Заитова Л.И., Бобровников Д.И.

совершенствование принципа работы дисплейных экранов на основе стимулчувствительных полимеров // Тез. докл. Пятой Всеросс. Каргинской конф. "Полимеры-2010". – Москва, 2010.

– С4-69.

32 Suleimenov I., Mun G., Myzhanova N., Proskura K., Semenyakin N., Bobrovnikov D., Zaitova L., Tikenov T., Image reproduction devices based on polymer hydrogels // European Polymer Congress, Austria, 12-17. 2009, Book of abstracts, OС3-20, P. 115.

33 Ергожин Е.Е., Сулейменов И.Э., Мун Г.А., Джумадилов Т.К., Измайлов А.М., Заитова Л.И., Тикенов Т.М., Тумабаева А. Возможности практического использования телевизионных экранов на основе триггерных эффектов в полимерных гидрогелях // Химический журнал Казахстана, №4, 2008, С. 14-21.

34 Reva Y., Yeligbayeva G., Mun G., Proskura K., Tumabayeva A.M., Suleimenov I.

Trigger-like systems based on polymer hydrogels and their advance applications // European Polymer Congress. Austria, Graz, 12-17. 2009., Book of abstracts, РС1-161, P.96.

35 Suleimenov I.Е., Mun G.А. Hydrophilic polymers in electronics // European Polymer Congress, Austria, 12-17. 2009, Book of abstracts, РС1-67, P. 73.

36 Rashidova S.Sh., Kholmuminov A.A., Suleimenov I.E., Milusheva1 R.Yu., Mun G.A., Proskura K., Panchenko S. Information properties of nanostructures based on interpolymer complexes of fibroin // Proc. EuroNanoForum 2009, Prague, 2-5 June 2009, P. 159.

37 Шалтыкова Д.Б., Панченко С.В., Мун Г.А., Сулейменова К.И., Сулейменов И.Э.

Обоснование концепции макроскопического управления в информационном пространстве // Вестник национальной инженерной академии РК, 2012, №2 (44), С. 85-88.

38 Сулейменов И.Э., Панченко С., Бакытбеков Р., Ангальдт Л., Пак И.Т.

Информационная структура современного общества // Вестник национальной инженерной академии РК, 2012, №2 (44), С. 81-84.

39 Шалтыкова Д.Б., Панченко С., Мун Г.А., Ангальдт Л., Сулейменов И.Э.

Информационная структура современного общества // Мат. конф. «Междисциплинарная кооперация в постиндустриальных образовательных и научных проектах» (ICPES-2012)., июня -10 июля 2012 г., Севастополь, Украина 40 Сулейменов И.Э., Шалтыкова Д.Б. Феномен ароморфозов в развитии культуры:

общенаучное значение // Материалы XI международного семинара «Религия и гражданское общество: межконфессиональные и этнические конфликты в условиях геополитической конкуренции», 5-10 ноября 2012г., г. Ялта, Ливадия, Крым, Украина 41 Сулейменов И.Э., Шалтыкова Д.Б. Иерархия этнических структур: генезис и междисциплинарное значение // Материалы XI международного семинара «Религия и гражданское общество: межконфессиональные и этнические конфликты в условиях геополитической конкуренции», 5-10 ноября 2012г., г. Ялта, Ливадия, Крым, Украина 42 Сулейменов И.Э. Нейровычислительные системы: социально-экономические задачи // Мат. конф. Социальные и экономические аспекты развития энергетики в современных условиях, г.Ялта, Украина, 14-16 ноября 2012 г.

43 Сулейменов И.Э., Григорьев П.Е Конкуренция в нейронных сетях: аналогии между поведением социально-экономических и физико-химических систем // Мат. конф.

Социальные и экономические аспекты развития энергетики в современных условиях, г. Ялта, Украина, 14-16 ноября 2012 г.

44 Budtova T. V., Suleimenov I. E., Frenkel' S. Ya.High-swelling polymer hydrogels:

Certain present-day problems and prospects // Russian journal of applied chemistry 1997, vol. 70, no4, pp. 507- 45 Заславский Г.М. Сагдеев Р.З. Введение в нелинейную физику. От маятника до турбулентности и хаоса. - Москва : Наука, 1988.

46 Арнольд В.И. Теория катастроф. 1990. - 128с.

47 Сулейменов И.Э. Мун Г.А. Перспективы использования неустойчивостей на границе соприкасающихся фаз в нанотехнологии и наноэлектронике // Известия научнотехнического общества «КАХАК». №5 (30). 2010, С. 55-64.

48 Suleimenov I., Mun G., Ivlev R., Panchenko S., Kaldybekov D. Autooscillations in Thermo-responsive Polymer Solutions as the Basis for a New Type of Sensor Panels, Proc. AASRI Conference on Modeling, Identification and Control, December, 10-20, Hong Kong, accepted 49 Dolayev M., Panchenko S.V., Bakytbekov R.B., Ivlyev R.S. The principle of recording information in distributed environments via Suleimenov-Mun’s waves // Proc. ICFMEME 2012, Beiging, December, 2012, accepted 50 Khutoryanskiy V.V., Nurkeeva Z.S., Mun G.A., Sergaziyev A.D., Kadlubowski S., Fefelova N.A., Baizhumanova T. Rosiak J.M. Temperature-responsive linear polyelectrolytes and hydrogels based on [2-(methacryloyloxy)ethyl]trimethylammonium chloride and Nisopropylacrylamide and their complex formation with potassium hexacyanoferrates (II, III) // J.

Polym. Sci., Polym. Phys., 2004, V.42 (3), P. 515-522.

51 Zhunuspayev D.E., Mun G.A., Khutoryanskiy V.V. Temperature-Responsive Properties and Drug Solubilization Capacity of Amphiphilic Copolymers Based on N-Viny NVinylpyrrolidone and Vinyl Propyl Ether // Langmuir, 2010; 26, 742-747.

52 Panchenko S.; Suleimenov I. Single macromolecule as neural network // EPF 2011, XII GEP Congress, 26th June - 1st July 2011, Granada, Spain, T5- 53 Сулейменов И.Э. Нейронные сети и проблема создания искусственного интеллекта // Тез. докл. межд. междисциплинарного симп. «Нанотехнология и ноосферология в контексте системного кризиса цивилизации», Симферополь – Ялта, 4 - января 2011 г., с.14.

54 Хохлов А Р, Дормидонтова Е Е "Самоорганизация в ион-содержащих полимерных системах" УФН 167 113–128 (1997) 55 Халатур П.Г. Самоорганизация полимеров // Соросовский образовательный журнал, 2001, №4, с. 36-43.

56 Конотоп И. Ю., Насимова И. Р., Рамбиди Н. Г., Хохлов А. Р. Химикомеханические колебания в полимерных гелях: влияние размера образцов // Высокомолекулярные соединения, Серия Б, 2011, том 53, № 1, с. 121– 57 Переслегин С. Опасная бритва Оккама. М. 2010. 652 с.

58 Сулейменов И.Э., Мун Г.А., Гювен О., Проскура К.А., Боранбаева Л.Е., Мун Э.А.

Гистерезисные явления при фазовом переходе в растворах термочувствительных полимеров // Вестник Алматинского университета энергетики и связи, №3/2, 2010, с. 82-87.

59 И.Э. Сулейменов, Т. В. Будтова, Э.М. Шапенова, Н.Г. Бельникевич, Е.А. Бектуров Феноменологическое описание полиэлектролитного эффекта в растворах сложного состава // Химический журнал Казахстана, №1(2) 2004, С. 5-11.

60 Сулейменов И.Э., Будтова Т.В., Шапенова Э.М., Бельникевич Н.Г., Бектуров Е.А.



Pages:   || 2 |
Похожие работы:

«ИЗВЕСТИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ 5 РОССИИ РАДИОЭЛЕКТРОНИКА 2007 Региональные секции СОДЕРЖАНИЕ редакционного совета Электродинамика, микроволновая Восточная техника, антенны Председатель – А. Г. Вострецов, д-р техн. наук, профессор, проректор по научной работе Новосибирского Королев К. Ю., Пахотин В. А., Маклаков В. Ю., государственного технического университета. Ржанов А. А. Анализ эффективности Заместитель председателя – А. А. Спектор, многоканальных антенных систем д-р техн. наук,...»

«Отчет ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН по целевой программе Президиума РАН Поддержка молодых ученых за 2012 год: Федеральное государственное бюджетное учреждение наук и Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук (включая Фрязинский, Саратовский и Ульяновский филиалы) в рамках интеграции с Вузами имеет 11 научно-образовательных центров, в которых обучается 538 cтудентов и 55 аспирантов, 1 докторант, 7 соискателей: 1. Кафедра твердотельной электроники и...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ, ЭЛЕКТРОНИКИ И АВТОМАТИКИ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) Домбровский А.Н. СТОХАСТИЧЕСКИЙ РЕЗОНАНС И ФИЛЬТРАЦИЯ СИГНАЛОВ В НЕЛИНЕЙНЫХ РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук по специальности 05.12.04 (радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения) МОСКВА 2009...»

«Учреждение образования БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ 47 НАУЧНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ АСПИРАНТОВ, МАГИСТРАНТОВ И СИТУДЕНТОВ МАТЕРИАЛЫ СЕКЦИИ РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ 10 - 11 мая 2011 года Минск 2011 РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ СБОРНИКА Батура М.П. ректор университета, д-р техн. наук, профессор Кузнецов А.П. проректор по научной работе, д-р техн. наук, профессор Хмыль А.А. проректор по учебной работе и социальным вопросам, д-р техн. наук, профессор Короткевич А.В. декан...»

«Некоммерческое акционерное общество АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ Кафедра Телекоммуникационные системы Специальность 6М071900 Радиотехника, электроника и телекоммуникации ДОПУЩЕН К ЗАЩИТЕ Зав. кафедрой к.т.н. Шагиахметов Д.Р. (ученая степень, звание, ФИО) (подпись) _ _ 2014г. МАГИСТЕРСКАЯ ДИССЕРТАЦИЯ пояснительная записка на тему: Исследование влияния различных факторов на скорость распространения сигнала по технологии WLL Магистрант_Абданбаева М.М. _ группа МТСп-12- (Ф.И.О.)...»

«СТАТИСТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ И УСТРОЙСТВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ НА ЯЗЫКЕ С++ Лектор доц. каф. ТОРС ПГУТИ Алышев Ю. В. (разрешена перепечатка, свободное распространение и использование данного материала без ссылки на источник) Литература 1. Теория электрической связи: Учебник для вузов/ А.Г. Зюко, Д.Д. Кловский, В.И. Коржик, М.В. Назаров; под ред. Д.Д. Кловского. – М.: Радио и связь, 1998. 2. Прокис Дж. Цифровая связь. Пер с англ. /...»

«1 СБОРНИК РАБОЧИХ ПРОГРАММ Магистерская программа Радиолокационные и телевизионные системы по направлению подготовки 210400 “Радиотехника” Содержание № наименование Стр. Математическое моделирование радиотехнических устройств и систем 1.1.01 2 История и методология науки и техники (применительно к радиотехнике) Иностранный язык 1.2.01 22 Основы современной математики 1.2.02 Теория сл.процессов и стат. синтеза РТУ 1.2.03 Устройства приема и обработки сигналов 2.1.01 Устройства генерирования и...»

«Известия СПбГЭТУ ЛЭТИ 1’2007 СЕРИЯ История науки, образования и техники СО ЖАНИЕ ДЕР ИЗ ИСТОРИИ НАУКИ Редакционная коллегия: О. Г. Вендик Золотинкина Л. И. Начало радиометеорологии в России Партала М. А. Зарождение радиоразведки в русском флоте Ю. Е. Лавренко в русско-японскую войну 1904-1905 гг. В. И. Анисимов, А. А. Бузников, Лавренко Ю. Е. Коротковолновое радиолюбительство в истории радиотехники Л. И. Золотинкина, Любомиров А. М. Индукционная плавка оксидов В. В. Косарев, В. П. Котенко, в...»

«1. Информация из ГОС 1.1. Вид деятельности выпускника. Дисциплина охватывает круг вопросов относящиеся к проектноконструкторской деятельности выпускника: • проектная; • научно-исследовательская; • производственно-технологическая; • организационно-управленческая; • сервисно-эксплуатационная. 1.2. Задачи профессиональной деятельности выпускника. В ГОС-2 указаны следующие задачи профессиональной деятельности выпускника, рассматриваемые в дисциплине: а) проектная деятельность: • разработка...»

«144 ГЛАВА 5 РАСТРОВАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ МИКРОСКОПИЯ 5.1. ВВЕДЕНИЕ Принципиально новая идея построения электронного микроскопа была сформулирована в 1935 году М.Кнолем (идея оптического сканирующего микроскопа была ранее высказана и реализована одним из создателей современного телевидения В.К.Зворыкиным в 1924 году) [1-5]. Согласно этой идее изображение объекта формируется последовательно по точкам и является результатом взаимодействия электронного пучка (зонда) с поверхностью образца. Каждая точка...»

«В.П. Шелохвостов, В.Н. Чернышов ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ ИЗДАТЕЛЬСТВО ТГТУ Министерство образования и науки Российской Федерации ГОУ ВПО Тамбовский государственный технический университет В.П. Шелохвостов, В.Н. Чернышов ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ Рекомендовано Учебно-методическим объединением по образованию в области радиотехники, электроники, биомедицинской техники и автоматизации в качестве учебного пособия Издание второе, стереотипное Тамбов Издательство ТГТУ УДК...»

«Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Ульяновский государственный технический университет Научная библиотека Научно-библиографический отдел Ресурсы Интернет по радиоэлектронике Путеводитель Ульяновск 2011 Ресурсы Интернет по радиоэлектронике [Электронный ресурс] : путеводитель / Ульяновский государственный технический университет, Науч. б-ка УлГТУ ; сост. С. Ю. Фролова. – Электрон. дан. – Ульяновск, УлГТУ, 2011. – 27 с. В...»

«Министерс тво образования и науки Российской Федерации Федеральное агентс тво по образованию Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический инс титут) Шахтинский институт (филиал) Ю.Н. Попков, А.Ю. Прокопов, М.В. Прокопова ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ГОРНОМ ДЕЛЕ Допущено Учебно-методическим объединением вузов Российской Федерации по образованию в области г орног о дела в качестве учебног о пособия для студентов вузов, обучающихся по специальности Шахтное...»

«Некоммерческое акционерное общество АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ Кафедра Телекоммуникационных систем Специальность Радиотехники, электроники и телекоммуникации Допущен к защите И. о. зав. Кафедрой Шагиахметов Д.Р. __2013г. МАГИСТЕРСКАЯ ДИССЕРТАЦИЯ пояснительная записка Тема Оценка параметров качества IP – телефонии_ Магистрант _ Байузаков О.Ж. подпись (Ф.И.О.) Руководитель диссертации проф. Казиева Г.С. подпись (Ф.И.О.) Рецензент Начальник отдела IP/TV г. Алматы подпись (Ф.И.О.)...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Утвержден приказом Министерства образования и науки Российской Федерации от 200 г. № Регистрационный номер _ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ СТАНДАРТ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ по направлению подготовки 108 б - Радиотехника Квалификация (степень) Бакалавр 2 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ Направление подготовки Радиотехника утверждено приказом Министерства образования и науки Российской Федерации Федеральный государственный...»

«Информационные процессы, Том 13, № 4, 2013, стр. 306–335. 2013 Кузнецов, Баксанский, Жолков. c ИНФОРМАЦИОННОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ От прагматических знаний к научным теориям. II Н.А. Кузнецов, О.Е.Баксанский, С.Ю.Жолков Институт радиотехники и электроники, Российская академия наук, Москва, Россия Институт философии, Москва, Россия НИУ нефти и газа им. И.М.Губкина, Москва, Россия Поступила в редколлегию 23.09.2013 Аннотация—Анализ априоризма в его “классическом” понимании и определение границ, в...»

«1 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ, ЭЛЕКТРОНИКИ И АВТОМАТИКИ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) ТЕОРИЯ ВЕРОЯТНОСТЕЙ КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ Для студентов очного обучения факультетов Электроники, ИТ и РТС МОСКВА 2011 2 Составители: А.Ф.Золотухина, О.А.Малыгина, Е.С. Мироненко, Т.А. Морозова, О.Э. Немировская-Дутчак, Э.В. Переходцева, И.Н. Руденская, Л.И....»

«На пр равах рук кописи Ю Юргаев Д Дмитрий Андрееви А ич МАТЕМА МАТИЧЕССКОЕ И П ПРОГРАМ ММНОЕ ОБЕСПЕЕЧЕНИЕ Е АДДИТ ТИВНЫХ СЕТЕВЫ ПОР Х ЫХ РТАЛОВ И ОБРАЗ ЗОВАТЕЛ ЛЬНЫХ ППОРТАЛЬ ЬНЫХ К КОНСОРЦЦИУМОВ В Ав вторефер рат диссе ертации н соиска на ание учён степе канди ной ени идата технических наук х по специальн о ности 05.13.11 Математиче еское и про ограммное обеспечен е ние вычисслительны машин, к ых комплексов и компью в ютерных с сетей Москва МИРЭА а, А, Работа выполнена на кафедре Технических и...»

«2 Работа выполнена на кафедре радиотехники и радиосистем Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых Научный консультант Никитин Олег Рафаилович, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой радиотехники и радиосистем Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального...»

«Воронежский институт МВД России Кафедра радиотехники СОГЛАСОВАНО УТВЕРЖДАЮ Начальник Департамента Начальник по материально-техническому Воронежского института и медицинскому обеспечению МВД России МВД России генерал-майор милиции генерал-майор внутренней службы В.В.Лукьянов А.В. Симоненко “” _2011 г. “” _2011 г. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ОРГАНОВ ВНУТРЕННИХ ДЕЛ И ВНУТРЕННИХ ВОЙСК МВД РОССИИ по подготовке и повышению квалификации сотрудников и работников...»






 
© 2014 www.kniga.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Книги, пособия, учебники, издания, публикации»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.