Műszaki Élet, 1981. január-június (36. évfolyam, 1-13. szám)

1981-03-20 / 6. szám

­ konvekció a hőáramlás gyakori faj­­**­tája. A forrásban lévő víz mozgása, a kályhából felszálló meleg levegő, vagy a napsütötte úttest feletti légmozgás a konvekció mindennap­ eseted. Konvek­ció eredményezi a nagy tengeráramlato­kat és az atmoszféra légmozgásait. Fel­hő képződik, ha meleg, nedves levegő emelkedik konvekciós áramban­ a maga­sabb, hideg légrétegekbe, és a konvekció megszakadását jelzi, ha a városok felett megülő hideg légrétegben köd képződik, miközben a magasban levő légrétegek a melegebbek. Fontos szerepe van a kon­­vekciónak a festékrétegek száradásában, de a gázok és egyéb részecskék a tüdőben szintén konvekcióval oszlanak el. Kon­vekciós hajtóerő okozza a Föld köpe­nyén úszó kontinensek vándorlását. . Konvekciós áramlás indul meg — a folyadékban vagy a gázban —, ha alul­ról melegítik. Hatására az anyag alsó része kiterjed és sűrűsége csökken. A könnyebb alsó réteg felfelé törekszik és a felső, hidegebb réteg lesüllyed. Bár ez a jelenség régen ismert, kvantitatív meg­fogalmazása máig sem sikerült. A kon­vekció törvényszerűségeinek matematikai kifejezése nagy segítséget jelentene a meteorológiában és a földrengések előre­jelzésében. A matematikai nehézségek abból adódnak, hogy a konvekció kialakulásá­ban sok tényező játszik szerepet, ezek kölcsönhatásban vannak, folyamatosan változnak. Bár a konvekció, mechanizmusa pon­tosan még nem ismert,­ a konvekciós fo­lyamat általános elméletében jelentős fejlődés, történt az utolsó 20 esztendő­ben, s­­a modellek sok esetben jó meg­közelítést tesznek lehetővé. • A flayleigh­-m­odell Rayleigh leegyszerűsített modellen végezte vizsgálatait, két vízszintes le­mez közé zárt folyadékréteg viselkedé­sét elemezte. A folyadék alsó és felső síkjában a hőmérsékletet minden helyen azonos és áldandó értéken tartotta és gondoskodott arról, hogy a két lemez között a hőmérséklet csökkenése függő­leges irányban lineáris legyen. Feltéte­lezte, hogy a folyadékon belül csak a nehézségi erő hat, és hogy az a folya­dék minden pontján azonos nagyságú, továbbá, hogy a folyadék összenyomha­tatlan és végül, hogy a Hőmérséklet változása a folyadéknak csak egyetlen­­tulajdonságát — a sűrűséget — változ­tatja, azaz, hogy a folyadék térfogata megnő, ha hőmérséklete emelkedik. A folyadékoszlop aljához közeli kis anyagrészecske sűrűsége kisebb a folya­dékoszlop átlagos sűrűségénél, de mivel hasonló sűrűségű anyag veszi körül, nem hat rá felhajtó erő. Ha valamilyen csekély zavaró hatás következtében a részecske minimális mértékben felfelé tolódik, sűrűbb környezetbe jut, a fel­hajtó erő tovább emeli a részecskét még sűrűbb környezetbe, miközben az erő fokozatosan nő. Hasonló meggondo­lással követhető a folyadékoszlop felső szintjén elképzelt kis részecske mozgá­sa lefelé. A természetes konvekció ezek­nek a fel- és lefelé irányuló mozgások­nak az eredménye, és ez végül az ösz­­szes részecske helycseréjét eredményezi. Eszerint az elmélet szerint minden hő­mérséklet-különbség — bármilyen kicsi legyen is — konvekciót eredményezhet. A valóságban a konvekció csak akkor indul meg, ha a hőmérséklet-különbség egy küszöbértéket meghalad, ha a ré­szecske gravitációs energiája pótolni tudja a viszkozitás és a hővezetés kö­vetkeztében elhasználódó energiát. A Rayleigh-modell számos egyszerűsítése ellenére jól mutatja az összefüggéseket. Hiányossága, hogy csak az erőket és azok kölcsönhatását vizsgálja, de nem tér ki a mozgásra, a hő­vándorlás lefo­lyására. Ha a meleg részecskék mindenütt fel­felé haladnak, a felső hidegebb részecs­kéknek lefelé kell mozogniuk. De egy­szerre két irányban — ugyanazon a he­lyen és irányban .■— ez nem lehetséges. A valóságiban a részecskék zárt pályán mozognak. Körmozgást végző cellák, ala­kulnak ki, s a cellák alakja nagymér­tékben függ a kísérleti összeállítás alak­jától. Tégla formájú edényben a ré­­szecskecsere a rövid oldallal párhuza­mos, legömbölyített élű, hengerszerű képződmények forgása útján jön létre. Kör keresztmetszetű edényben a forgó tömegek gyűrű alakot vesznek fel. A valósághoz közelebb áll az a mo­dell, amelynél a folyadék felül szaba­don érintkezik a levegővel. Ilyenkor a felületi feszültség is belejátszik a moz­gás mechanizmusába, sok esetben ez a domináló erő. Pontosabb elmélet A konvekció pontosabb elméletét 1958-ban, Angliában dolgozták ki. Ez már figyelembe veszi a felületi feszült­séget, mely a folyadék felületét csök­kenteni igyekszik (a­­ szabadon álló fo­­lyadékcsepp* gömb alakot vesz fel). A felületi feszültség által kifejtett erőt a viszkozitás, a belső súrlódás közvetíti a mélyebben fekvő rétegeikhez.­­ A szabad felületű folyadékban a felületi feszült­ség is mozgató erőként működik, és az általa előidézett konvekció megváltoz­tatja a folyadékszint kontúrját.. Az anyagáramlás végső mechanizmu­sa fokozatosan alakul ki, és stabil álla­potában sokszög — többnyire hatszög­letű méhsejt alakú hálózatot képez a felületen. A hatoldalú calfák közepén felfelé mozognak a meleg részecskék, a hideg részecskék pedig a hatszög kerü­letén vándorolnak lefelé. Ilyen jelenség figyelhető meg a festékrétegben, ahol száradás közben a kifelé irányuló kon­vekció is körmozgás formájában ala­kul ki méhsejt alakú hálózatban. A kalapács lakk­ néven ismert bevonatok rücskös felülete is úgy keletkezik, hogy fejthálózata száradás után is megmarad. A Föld atmoszférájában a trópusok és a sarkok közötti hőmérséklet-különb­ségek világméretű körforgást eredmé­nyeznek. A sarkoktól az egyenlítő felé haladó, áldandó szelek a Föld forgása következtében délkeleti, illetve észak­keleti­­irányba fordulnak. Az atmoszféra helyi felmelegedése a felszínhez közel kisebb kiterjedésű helyi konvekciók — beleértve a legtöbb vihart is — kiváltó­ja lehet. Az atmoszférikus konvekció elemzésénél figyelembe kell venni, hogy a levegő összenyomható, és ez sűrűség­változást okozhat — állandó hőmérsék­leten is. Ha a levegő sűrűbb rétegbe áramlik, szerepet játszik a sűrítéskor keletkező hő. A nyomással és hőmér­séklettel a viszkozitás is változik és a vízpára hőt ad le, ha kondenzál. A fel­hők maguk is elindíthatnak konvekciót, mert a felső oldalon hőt sugároznak az űrbe, miközben az alsó réteg a Föld­től meleget vesz fel. Sok formában és méretben keletkezik konvekció az óceánokban. A napsugár néhány tíz méter mélységiben felme­legíti a vizet, s mivel a víz csaknem­­kizárólag a felszínen hűl, a mély és a felszíni vízrétegek közötti hőmérséklet­­különbség konvekciós mozgást indíthat meg. Sűrűsége a hőmérsékleten kívül a­­sótartalomtól is függ, e két tényező köl­csönhatása is okozhat áramlást a vízben. A tengervíz összenyomhatósága kicsi, de a legmélyebb rétegekben ez is jelentős szelephez juthat. A konvekció egyik legösszetettebb for­mája a földköpenyben mutatkozik. Ez repedéseket okozhat a tenger fenekén és a Föld felszínén mozgásba hozhatja a kontinenseket. A mozgást okozó hő az anyag egész tömegében — radioaktív elessek bomlásából — keletkezik. A fel­színi hőveszteség következtében a hő­mérséklet a mélységgel nő. Az erőjáték összetett, és mivel a földköpeny méré­seik számára alig hozzáférhető, a Föld mélyében lefolyó konvekció mechaniz­musa csak kevéssé ismert. A viszkozi­tás a mélységgel növekszik és a kon­vektív mozgás­pálya bizonyos szintjén a nyomás annyira megnőhet, hogy meg­változtatja az anyag kristályos módo­sulatát. (A Scientific American nyomán) A nem ipari felhasználású mikropro­cesszorok új, viharosan fejlődő üzletágat teremtettek: az elektronikus játékszerek és játszógépek piacát. A zsebkalkuláto­rok és digitális órák iránti kereslet mér­séklődik, megkezdődött a telítettség sza­kasza. A játékok azonban még most van­nak a felszálló ágban; a 70-es évek vé­gétől kezdve évente mintegy 25%-kal nö­vekszik — a becslések és előjelzések sze­rint — az eladások értéke. 1980-ban a világban mintegy 400 millió dollárt tett ki az elektronikus játékok forgalma. Sajnos, a magyar nyelv meglehetősen nehézkesen tesz különbséget a játékszer (például egy baba, számozott kocka, vagy indiánfelszerel­és) és a játék, mint módszer (kockázás, kártyajáték, sakk st­b.) között, amiket például az angol a toy és a game szavakkal élesen elhatá­rol egymástól. A játékszerek inkább a gyerekek kedvéért vannak: a beszélő és járó babák, az irányítható tankok (saj­nos!) vagy űrhajók. A játékok nagy ré­sze is inkább az egyszerűbb elmék szó­raktározását keresi, így a különféle lab­dajátékok, harci események imitálása és irányítása tévéképernyőn, vagy a beren­dezés saját megjelenítőjén. Ezekhez vi­szonylag egyszerű algoritmusok és nem túl bonyolult áramköri megoldások is megfelelnek, így az áruk nem túl magas, sőt, egyre csökken, ahogy újabb és újabb típusok jelennek meg. (Pl. 1980 karácso­nyára 30—70 dollár között kínáltak kü­lönféle elektronikus sport és harci játé­kokat, ami jól belefér az „ajándékozási” köl­tségszintbe.) 1Y!uök a vásárlóknak ! Az elektronikus­ játék üzlet másik irá­nya a felnőtt és tehetős vásárlókat veszi célba. Elsősorban a sakk játékban kínál­nak igen változatos játékképességű elekt­ronikus „partnereket”, újabban pedig megjelentek a bridzs játékkal és a ná­lunk alig játszott, de például az­ USA- ban vagy a Szovjetunióban igen kedvelt dámajátékkal.­­ Ezekben az elektronikus játékokban jelenleg 2 cég viszi a prímet (hogy med­dig, nem tudni, mert gyorsan, bukkan­nak föl és tűnnek el újabb és újabb cé­gek a meredek felfutású üzletágakban): az ohioi Tryom és a miami Fidelity Electronics. Az utóbbi, amely korábban orvostechnikai berendezéseket gyártott, hozta piacra 1977-ben a Challenger né­ven rövid idő alatt népszerűvé vált elektronikus sakkozógépet. A Tryom rö­gösebb volt, mert bizonyos mértékben előreszaladtak, megelőzve a technológiai fejlődést. Már 1972-ben kidolgoztak egy dámajátékot, amely azonban csak 1979- ben futott be. A késedelmet elsődlege­sen az akkori árviszonyok, és a piac fel­vevőképessége okozta, mert akkoriban még a tévékészülékhez csatlakoztatható labdajátékok uralták a terepet. * a mikroszámítógépes *akk világbajnokság Az árak menetére jellemző, hogy a Tryom kezdeti sikerei idején (tehát 2—3 évvel ezelőtt) több mint 100 dollárért adta dámajátékát. Az új változat az Omar V. (Omar Sharifiről, a neves film­színészről és kiváló dám­ajátékosról kap­ta a nevét) ára már 40 dollár alatt van. A magyarázatot a technológia adja. Az eredeti összeállításban egy teljes nyom­tatott áramköri lapot töltött ki a 6800-as mikroprocesszor, a 6 KByte-os memória és a tartozék áramkörök. Az Omar V- ben mindez egyetlen, 40 lábas chipen helyezkedik el, egy Fairchild 3870-es mikrogépe­n. A készülékben ezenkívül egy folyadékkristályos kijelző van a lé­pések megjelenítésére, egy 25 billentyűs tasztaláza a lépések bevitelére és egy oszcillátor áramkör az óra vezérlésére. Elemből táplálják, a softwaret asszembli nyelven írták, amit az indokol, hogy a játék algoritmusának be kellett férnie a mikrogép autonóm­ájába. Az igazi szellemi „kihívást” minden­képpen a sakk jelenti, erre utal a Fide­lity cég berendezésének neve is (Chal­lenger). Jelenleg már igen széles skálá­ban kaphatók sakkgépek. Az alsó szélen elhelyezkedő Electronic Chelse Toy ára mintegy 50 dollár és öt nehézségi szint­je van, így az egészen kezdő és a gya­korlott sakkozó egya­ránt használhatja. A sakkozó gépek felső határán van a Voice Sensory Challenger, amelynek az ára sem elhanyagolható, 125 dollár. Ez a mintegy hatszoros ár indokolt, ha meg­mondjuk, hogy míg az olcsóbb készülé­keken a játékos közönséges sakktáblával és figurákkal játszik, a lépéseket, magá­nak kell bebillentyűznie, és a kijelzőn csak a­z aktuális lépés 2 koordinátája je­lenik meg (pl. A2—B3), addig a­ fejlett változatban egy érzékelővel ellátott sakktáblán mozgathatók a figurák (1. ábra), és a gépnek hangkimenete van, tehát bemondja minden lépését (megren­delés szerint 4-féle nyelv közül az egyi­kem­.) Egy kijelző mutatja a lépésidőket A gépbe 64 mester játszimát is beprogra­moztak, gyakorlás céljából. A berendezéssel természetesen, tetsző­leges játszimát is le lehet játszani, nyolc nehézségi­ szint közül választva. Minden sakkprogramnak 3 lényegi része van: a lépés­­generálása, a keresés és a lépés kiértékelése. A lépás generálás a legegy­szerűbb feladat, hiszen ehhez csak a já­ték­ szabályait és a táblaelrendezést kell beprogramozni. A keresés és a kiértéke­lés már sokkalta bonyolultabb. A kere­sésihez jelenleg a mesterséges intelligen­cia feladatoknál használt ún. előretekintő fastruktúr­ás keresést (look-ahead tree­­searching) használják. A gép úgy keresi meg a következő lépést, hogy a kiinduló helyzetből (csomópontból) végigmegy a lehetséges döntési ágakon. Ha mondjuk, mindegyik játékosnál 50 lépést kell érté­kelni, amiből esetleg 35 megengedett, akkor ez azt jelenti, hogy a számítógép­inek 35'­ állás alapján 'kell meghozni a döntést. Ez nyilvánvalóan lehetetlen gya­korlati szempontból, hiszen a válaszidő korlátos. Vannak különféle stratégiák a döntési eljárások lerövidítésére, bár még mindig az látszik a legelőnyösebbnek, ha minél több állást értékelnek ki. Tehát, megtörtént a kihívás az emberi játékképesség, előrelátás és intelligencia ellen, bár a jelenlegi, személyhez kap­csolódó eszközök még aligha lehetnek je­lentős versenytársaik a közepesnél jobb és felkészült sakkozóknak. A reklám kedvéért viszont már meg is rendezték múlt év szeptemberében Londonban az első mikroszámítógépes sakkvilágbajnok­­ságot. A kezdeti sikerek ellenére azon­ban, eddig egyetlen nagymester sem ad­ta jóváhagyó elismeréseit a mikropro­cesszoron alakuló sakk játék­okhoz. A bridzs Más a helyzet a briddzsel. Itt akadt egy nemzetközi hírű játékos tekintély, Charles H. Goren, akinek jóváhagyásá­val és munka közbeni ötleteivel támo­gatva jelent meg a Tryoim cég Bridge­­master nevű készülékével". Ennek sem éppen olcsó az ára: 400 dollár. A beren­dezés egy 6800-as mikroprocesszor, 11x32 Kbyt ROM-ot (csak kiolvasásra használ­ható tárak), 8 karakteres displayt tartal­maz. Programozás szerint a gép egytől három játékos ellen tud játszani, vagy saját maga ellen is. A kártyákat leolvasó nyílásokba le­het becsúsztatni. Minden kártya éle mág­nesesen kódolva van. Az alapgép az American Standard rendszer konvenció­it követi, de kazettás tárolón más kon­venciók is kaphatók és bevihetők a gép­be. Az elektronikus játékok áradata, való­színűleg rövidesen elér hozzánk is. A kereslet nyilván megvan, inkább a gyár­tó hiányzik. Biztatónak tűnik, hogy a vezető cégek fő befektetése néhány — nem sok — alkotó-tervező, akiknek azonban egyidejűleg kell jó hardware- és software-szakem­bereknek lenniük és amellett jól át kell látniuk a tervezendő játékokat is. Elektronikus játékok 1. A legújabb mikroprocesszoros sakkozógép 2.­­ Brid­gemaster MŰSZAKI ÉLET !»

Next