Új Szó - Vasárnapi kiadás, 1987. július-december (20. évfolyam, 26-51. szám)
1987-10-30 / 43. szám
IJSZÚ 37. X. 30. TUDOMÁNY TECHNIKA Csehszlovák gyártmányú robotositott hegesztőcellák - egyelőre robotizmok nélkül, „egyszerű“ hidraulikus és pneumatikus illetve szervomotoros mozgatással. (Foto: R. Strusa) ember újra és újra a természettől tanul. A legújabb próbálkozások a robotkarokat akarják műizmokkal mozgatni, egyre kisebb másolataként az eredetinek. Hol a határ? Az izom működési elvének titkát maradéktalanul még senkinek sem sikerült megfejtenie. Az izom fehérjemechanizmusa borzasztóan bonyolult. Egyet-mást persze már tudunk róla. Például tudjuk, hogyan épül föl az izom: rostkötegekből, azok meg rostokból. Ezek a rostok tulajdonképpen sokmagvú, hosszúkás óriássejtek. Egész hosszukban vékony szálacskák húzódnak végig bennük, a miofibrillumok. Ezeket vastagabb-vékonyabb fehérjefonál- kák, a miofilamentumok építik fel. A vastagabbak anyaga miozin, a vé- konyabbaké aktin. De mi játszódik le egy-egy izomösszehúzódáskor? A folyamat molekuláris elméletét mindmáig nem dolgozták ki. A Nobel-díjas angol fizio- lógus, A. Huxley modellje szerint az izom összehúzódásakor fésúszerű- en egymásba csúsznak az aktin- és a miozinrostok. De vannak más elRobolizmok méletek is. Egyes kutatók például úgy vélik, hogy az összehúzódások az izomfehérjében végbemenő elektrosztatikus effektusokkal kapcsolatosak. Ám ezt a hipotézist sem erősítették meg a kísérletek, mint ahogy a Huxley-modell teljes értékű kísérleti bizonyítása is várat még magára. Nem egészen világos az izomsejtek több alkotóelemének szerepe, működésmódja sem. Miért olyan érdekes? Az izmok a fajlagos erő- és teljesítménymutatókban, de az irányítás pontosságában és a rezgéscsillapításban is messze felülmúlják a számítógépek vezérelte robotok hidraulikus, pneumatikus, elektromechanikus szerkezeteit! Csak egy hátrányuk van: viszonylag gyakran kell pihenniük. Ha sikerülne egyesíteni az izmok fajlagos teljesítményét és működési pontosságát a gép fáradhatatlanságával, akkor aligha lehetne tökéletesebb szerkezeteket kitalálni a robotok számára. Azt már sikerült kideríteni, hogy az aktin és miozin fehérjefonalaknak megnyújtott kettős spirál alakjuk van. Az aktinmag köré tekeredik két másik fehérje-(tropomiozin)-mole- kula. A külső felszínen nyúlványok vannak, amelyek a troponin nevű fehérjét tartalmazzák. Tegyük fel, hogy az aktinmag szigetelő, a körülvevő spirálfonalak pedig vezetők. Ezeknek érintkezniük kell a troponinnyúlványokkal. Hasonló tulajdonságokkal rendelkezhetnek a miozin alkotóelemei is. A kettős spirálok zárt áramkörláncolatokat alkotnak, ilyen értelemben sajátos elektrodinamikus erőgépet, amely a tápfeszültséget a nyúlványokon és a sejtmembránon keresztül kapja. Az egész sejtre irányuló energiaadagolást az aggyal kapcsolatban álló idegrostok szabályozzák. A szigetelő pedig megvédi a kettős spirál ágait a „rövidzárlattól“. Ha egy ilyen „elektrodinamika“ modellt állítunk föl, akkor e szerint az energiaforrásnak - mondjuk a membrán belső rétegének - soros elektromos telephez, azaz Volta- oszlophoz kell hasonlítania, amelynek minden eleme rákapcsolódhat a nyúlványokra. Elektrodinamikái modell Felfoghatjuk úgy, mint két egymásba csavart spirális áramkört. Az áramok kölcsönhatása által keltett erők arra törekednek, hogy egymásba csavarják a spirálokat. Az össze- csavarodás akkor áll meg, amikor a miozin- és aktinrostok elérik a szélső helyzetet. Egyelőre minden kísérletileg igazolt tény beilleszthető az elektrodinamikái modellbe. Igaz, mindmáig nem világos, miért volt szükséges a természetnek arra, hogy megcsavarja a fehérjefonalak spiráljait. Hiszen ez a mechanizmus a sima változatoknál is működőképes. Erre a kérdésre a választ valószínűleg abban a követelményben kell keresni, hogy a kéznek, illetve a robotnak pontosan a kívánt helyen kell tudnia megállni. Ehhez hatékony „fékberendezés“ szükséges, amely elnyeli a fékezésnél az energiát. E fékberendezés szerepét maga a spirálszerkezet látja el, amely biztosítja e fonalak súrlódással kísért összekapcsolódását. E súrlódás következtében hő szabadul fel, amelyet a vér- és a nyirokkeringés vezet el. Megvalósítható-e ez a modell, és fel lehet-e használni a manipulátor, a robotkar megkonstruálásánál? Teljes pontossággal nem lehet rekonstruálni a fehérjemechanizmust. De a szerves vezetők helyett fémből készült kettős spirál alakú vezetőkből is kialakítható egy működő elektromechanikus szerkezet. A konstrukció lelke A lényeg egy kettős, áram vezető spirál, amely a benne folyó áram erősségétől függően változtatja a menetemelkedését, s ez lehetővé teszi az elektromos energia átalakítását mechanikai munkává. A szerkezet aktív eleme szigetelt, hajlékony ágakból áll. Áram hatására az elektromágneses erők következtében a vezetékek eltávolodnak egymástól, a hurok kicsavarodik. A szerkezet csak azt vette át a kettős spiráltól, hogy képes a hossztengelye kerül elfordulni. Nagyon nehéz volna rekonstruálni az izomelemek egymásba csavarodását. De nincs is feltétlenül szükség az izmot alkotó sok ezer, egymásba csavarodó kettős spirál pontos lemásolására. Elég, ha a hajlékony ágakat külső mágneses térbe helyezzük. Ekkor a létrehozott erő lényegesen nagyobb lesz, mivel a benne haladó áram kölcsönhatásba lép a mágneses térrel. Kísérleti adatok szerint az így megszerkesztett robotmanipulátorok fajlagos erőkifejtése nagyobb, mint a hagyományos - hidraulikus vagy pneumatikus - manipulátoroké. Az ilyen elven szerkesztett „ro- botiamok“ műszaki jellemzői tehát már ma is jobbak. Remélhetően az elektrodinamikái modell új impulzusokat ad a feltalálóknak, hogy még jobb hatásfokú manipulátorokat hozzanak létre. (IPM) ÚJ VASÚTI TECHNIKA Az NSZK-ban az ICE (InterCity Express = a nagyvárosok közötti gyors, közvetlen összeköttetés) megvalósítása új szerelvényekkel, új vonalakon, új korszak kezdetét jelenti a vonatközlekedésben. 1986 decemberében 345 km/óra sebességet értek el a Hannover-Würzburg pálya egy már elkészült szakaszán. Ha ez a vonalszakasz és a második új, Mannheim és Stuttgart közötti 1991-re elkészül, tíz ICE-szerelvény fog közlekedni. Az idei hannoveri vásáron számos, az ICE részére kifejlesztett technikai újdonságot mutattak be különböző vállalatok. Az áramszedőt például a Dornier cég fejlesztette ki 350 km/órás, sőt azt meghaladó sebességre. Lényeges, hogy az áramszedő csúszódarabja meghatározott, de viszonylag kis nyomással érintkezzék a vezetékkel, az optimális érték 100 N. Több fontos területen működött közre az AEG. Figyelemre méltóak a kommutátor nélküli - tehát kopásmentes - forgóáramú vontatómotrok. A segédberendezésekhez egy különösen energiatakarékos rendszert fejlesztett ki az AEG félvezetőkkel. Ez a legújabb technika egyrészt energiát takarít meg, ugyanakkor lehetővé vált, hogy segédüzemi energiaforrásként három helyett csupán két áramátalakítót építsenek be. Az ICE-n valósították meg először a mikroszá- mítógépes vonatvezető rendszert, fényvezető-kábelekkel. Az üvegszálak ismert előnye, hogy az elektromágneses zavarok ellen tökéletesen védettek. Sok A jövő lexikonja minden bizonnyal kevesebb helyet foglal el otthonunkban mint a jelenlegi vaskos kötetek. És persze másként kell használni. Beszélni fog, zenélni, fotókat, sőt filmeket mutogat. Ha például valaki Bachra lesz kiváncsi, akkor a számítógépe vagy televíziója képernyőjén megjelenik a zeneszerző arcképe, mellette az életét és munkásságát ismertető szöveg. Ugyanakkor Bach műveiből szemelvények hangozhatnak föl a készülék hangszóróin keresztül. Gazdagabb, sokrétűbb tájékoztatást kaphat az, aki ehhez a lexikonhoz folyamodik. Mindez pedig egy apró, ezüstös korongon lesz lelhető, amelyet lézersugár tapogat le. Ennek az ezüstkorongocskának az első változata tulajdonképpen már létezik, úgy hívják, hogy kompakt lemez, vagy angol rövidítésével CD. Máris forradalmasította az audio-ipart. De potenciálisan sokkal többre képes, mint hogy egyszerűen zenét írjanak rá. Egy körülbelül 12 cm átmérőjű korongon 6000 Megabyte információt lehet tárolni. Hogy ez milyen irtózatosan sok, arra jellemző, hogy ezt az adatmennyiséget csak 1000 szokásos, számítógépeknél használatos tárolólemezen lehetne elhelyezni. Megfelel körülbelül 300 ezer gépelt oldalnak, vagy nagyjából egy húszkötetes lexikonnak. Ráadásul az írott szó, a kép és a hang egyetlen korongon, csak megfelelő lejátszó berendezés kell hozzá. Elragadtatással beszélnek a szakemberek az új eszköz perspektíváiról. Úgy gondolják, hogy nagymértékben megnöveli majd az ember kulturális lehetőségeit. Már megint? Folyvást növekednek a kulturális lehetőségeink, szinte eláraszt a kultúra mindent és mindenkit. Ki sem látszunk belőle... Máris készen áll egy műsor, amelynek az időgép nevet adták, ez a nyugati civilizáció története i. e. 500-tól napjainkig. összeállítottak egy olyan programot is, amely a zenetörténetet teljesen újszerű formában teszi hozzáférhetővé, ugyanis képeket is tartalmaz. így a hanganyagot jobban megértik a hallgatók, hiszen azonnal láthatják, hogy az adott zenét milyen hangszereken játsszák. (Tegyük hozzá, hogy igen különös tájékozottságú hallgatók lehetnek ...) A muzsikát eredeti kottákkal is illusztrálják, bár már eddig is hallottunk olyasmiről, hogy valaki zenét hallgatott, és közben az illető zene kottáját is nézegette. Igaz, hogy ez papírra nyomott kotta volt, vagyis nem olyan „igazi“, mintha számítógép képernyőjét) látszik... De van „városnéző" program is. Tekintse meg Londont lemte^p! E programban különösen érdekes az, hogy Londont nyolc különböző történelmi. korszakban keresheti fel az érdeklődő, ráadásul ide- oda ugrálhat az időben.’(Megnézhet egy épületet a XVII., a XVIII., majd a XIX. és a XX. században is, tartalmas tájékoztató szöveg kíséretében. Az ilyesmit eddig művészettörténeti szakkönyvnek hívták. Készül már az első lexikon is: 9 millió szót (32 ezer szócikket) tartalmaz, de a felhasználó nemcsak szavak után érdeklődhet, hanem kifejezéseket, sőt témaköröket is megkereshet. (Akár egy hagyományos könyvtári kartotékban.) A gépnek mindössze egy másodpercébe telik, hogy megtalálja a kívánt szócikket és megjelenítse az információt a képernyőn. A megoldás „hátránya“, hogy olvasni azért tudni kell továbbra is... A Grolier enciklopédiát egyelőre csak egy speciális számítógépi adapterrel lehet használni. A fejlődés azonban nem áll meg: csaknem minden valamirevaló elektronikai nagyvállalat dolgozik már a lejátszó prototípusán. Az első példányokat valószínűleg 1987-ben piacra dobják, áruk eleinte meglehetősen borsos, valószínűleg ezer dollár körüli lesz. A szakértők szerint azonban ez néhány éven belül 300 dollárra fog csökkenni. A könyveket feltehetően ez a találmány sem fogja kiszorítani. Annyi azonban valószínű, hogy rohamosan nő majd a népszerűsége.- Olyan - mondta az egyik amerikai szakértő mintha újra feltalálták volna a televíziót! „Újra“...? Nem tudni, hogy ezt dicséretnek értsük-e. (INTERPRESS) Koronglexikon GaAs szuperkristály A szilícium félvezetőknél ezerszer gyorsabb elemek gyárthatók galli- um-arzenidböl: a Hughes-Research kutatói által előállított integrált áramkör egy másodperc alatt 18 milliárd osztási műveletet képes elvégezni. A jövő szuperchipjeinek alapanyagát galliumból és arzénból bonyolult eljárással húzzák egykristállyá. Magát a kristályt 30 évvel ezelőtt állította elő a Siemens egyik fizikusa: a GaAs-kristály mérete kicsi volt, tisztasága pedig nem elegendő a tömeggyártáshoz. Ekkor még a szilícium előállítása olcsóbb volt, de hamarosan kiderültek alkalmazásának korlátái: gyors kapcsolódást csak nagy feszültséggel lehet elérni, így azonban olyan nagy mennyiségű hó szabadul fel, amely költséges hűtőberendezéseket igényel. Ezzel szemben a GaAs gyorsabb, jobban ellenáll a hőnek és a sugárzásnak, valamint ellenállása is nagyobb. A nagyobb kapcsolási sebesség ellenére az anyag kis feszültségértékek mellett működik, (gy a nagy számítógépeknél az energiafogyasztás jelentősen csökkenthető. A nagyobb sebesség révén nagyobb frekvenciájú jelek használhatók, így a GaAs elemek a gigahertzes tartományú műholdas jelek átvitelére is alkalmasak. A GaAs úgynevezett direkt félvezető: az elektromos áramot fénnyé alakítja, mégpedig a szilíciumnál több százalékkal magasabb hatásfokkal. Ez alkalmassá teszi világító diódás vagy lézeres feladatok ellátására is. Igen nehéz nagy tisztaságú GaAs-kristályt húzni. Gyártási eljárásai a LÉC (liquid encapsulated czochralski) és a molekulasugarás epitaxia. A legnagyobb kristályok 20 centiméter hosszúak és 100 milliméter vastagok. Az anyag 1 kilogrammja 1000 DM-be kerül, ami tízszerese a szilíciumnak. segédfeladatot átvesz az „intelligens“ vezérlés, pl. a fékezést ebben a sorrendben: villamos fékezés áram-visszatáplálással, súrlódás nélküli örvényáramú fékezés és - csak végül - súrlódásos fékezés tárcsafékekkel. ÉLET VOLT A MARSON? Miként tudják bizonyítani a kutatók, hogy a ma kihalt Marson egykor élet létezett? A kutatások szerint a Mars valaha melegebb volt, felszínén víz is volt. E körülmények hasonlítottak a földi Precambriumra, az élet keletkezésének korszakára. Később a Mars lehűlt, elvesztette levegőjének nagy részét és vizét. A kutatók azt feltételezik: ha volt élet a Marson, a sziklaüregek lehettek a legtovább lakhatók az egyre romló körülmények között. Az Antarktisz hideg, száraz sivatagja jól modellezi: mi történhetett egykor a Marson. A jelenlegi kutatások során sziklalakó mikroorganizmusok kövületeit keresik a hideg sivatagban. Harminc évvel ezelőtt amerikai kutatók a forró sivatagban találtak sziklalakó mikroorganizmusokat. Később felismerték, hogy a sziklaüregek a hideg ellen is menedéket nyújtanak a mikroorganizmusok számára. Az Antarktisz Ross-sivatagjában kimutatták, hogy a mikróbák „kimosták“ a vasat a homokkőből. Mivel a vas barnára festi a követ, kimosása fehér sávokat eredményezett a felszínhez közel. A vaskoncentráció hirtelen megváltozása nemcsak azokon a sziklákon látható, ahol élő mikroorganizmusok találhatók, hanem ott is, ahol régebben éltek. A Földtől eltérően a Mars felszíne régóta nem változott: ha kövületek keletkeztek rajta, azoknak most is ott kell lenniük.
