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So ziemlich jede Person, die noch ältere Speichermedien kennt, dürfte sich im Alltag sehr über die moderne Technik freuen. Mit Flash Speichern wurde es möglich auf kleinem Raum viele Daten zu speichern. Eine technische Meisterleitstung, die zu betrachten lohnt.
Daten werden in Speichermedien für gewöhnlich sehr simpel gespeichert. Sie werden als ja/nein bzw 0/1 gespeichert und gelesen. Diese Information 0 oder 1 steht dann oft für: es fließt Strom oder es fließt kein Strom. Dass ist auch bei Flash Speichern der Fall. Bei ihnen gelingt es allerdings diese Information auf sehr kleinem Raum zu speichern. Dazu noch mit wenig Strom und recht Stoßresistent. Das macht dieses Speichermedium auch so interessant für Handys, Digitalkameras, Mp3 Player und USB Sticks.
Die Stromleitfähigkeit eines Speicherbausteins (hier ein Feldeffekttransistor) wird darüber bestimmt, ob ein Elektron auf ihm angebracht ist oder nicht. Das Elektron verhindert durch seine negative Ladung den Stromfluss durch den Feldeffektransistor. Die Anbringung des Elektrons geschieht, indem eine positive Spannung an den Transistor angelegt wird. Durch eine negative Spannung kann das Elektron wieder vertrieben werden.
Nun gibt es im wesentlichen zwei Arten, wie die Transistoren angesteuert werden können. Bein NAND-Flash Speichermedien werden die Speicherbausteine nacheinander geschaltet (Reihenschaltung). Bei dem NOR-Flash sind die Speicherblöcke einzelnd ansteuerbar. Dadurch dass bei NAND nur ganze Reihen angesprochen werden können, erhöht sich die Zugriffszeit aber der benötigte Platz verringert sich, weil nicht zu jeder einzelnen Speichereinheit eine Datenleitung gelegt werden muss. Bei der NOR-Technologie ist die Zugriffszeit sehr gering doch es wird mehr Raum eingenommen.
Die Speichertechnologie entwickelt sich rasant weiter. Schon jetzt werden Laptops und einige andere Computer z.T. mit Flash-Speicher ausgestattet (Solid-State Disks mit bis zu 64GB). Wenn die Flash-Speicher nun noch billiger werden, wird es schon bald keine anderen Festplatten mehr geben. [...mehr]
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Schon seit vier Jahren rollt er über den Mars und sendet Daten an die Erde: Der Marsrover “Spirit”. Nun wird er der Nasa jedoch etwas zu teuer und wird deshalb stillgelegt.
Der Spirit Rover landete aus dem Weltraum am vierten Januar 2004 auf dem Mars. Dort sollte er eigentlich nur für drei Monate Daten sammeln. Dies tat er jedoch erfolgreich genug, dass die Nasa sich entschied ihn weiter zu betreiben – nun schon seit vier Jahren. In dieser Zeit hat er viele Gesteinsproben gesammelt und ausgewertet. Bei diesen Untersuchungen wurd auch festgestellt, dass früher einmal Wasser auf dem Mars vorhanden gewesen sein muss. Dies macht die Möglichkeit, dass es mal Formen von Leben auf dem Mars gegeben hat nicht ganz unwahrscheinlich.
Im nächsten Jahr will die Nasa nun jedoch ein etwas größeres Gefährt auf den Mars schicken. Damit das Budget für diese Mission nicht überschritten wird, muss der Spirit Rover stillgelegt werden. Neben Spirit ist auch noch der Roboter Opportunity auf dem Mars aktiv. Beide zu unterhalten kostet die Nasa jährlich ungefähr 20 Millionen Dollar. Nun müssen vier Millionen Dollar eingespart werden. Ob es noch eine alternative Finanzierungsmöglichkeit zur Fortsetzung des Spirit Betriebs geben wird ist unklar. Das Forschungsteam hofft zumindest darauf.
Opportunity liefert übrigens Daten über Wolkenbewegungen und das Wetter auf dem Mars. Auch diese Daten könne dazu dienen herauszufinden, ob Leben auf dem Mars möglich und vorhanden gewesen ist. Vielleicht wird ja der neue Forschungswagen mit neuer Technik tiefere Einblicke ermöglichen. [...mehr]
Computer gibt es erst seit knapp hundert Jahren? Das kommt darauf an, wie man den Begriff definiert. Die älteste bekannte Rechenmaschine ist der Abakus, 1100 v.Chr., vermutlich indo-chinesischer Kulturraum. Der Computer von Antikythera, eine Zahnradkonstruktion zur Bestimmung der Sternenlaufbahnen, wird ebenfalls auf das erste Jahrhundert vor Christus zurückdatiert.
Seit dieser Zeit sind Historikern eine ganze Menge Rechenmaschinen bekannt. Ob Konstruktionen aus Zahnrädern, Lochkarten für Webstühle oder durch Wasser angetriebene Rechenmaschinen, eigentlich haben fast alle Mathematiker und später Zahlentheoretiker sich an einer mechanischen Rechenmaschine versucht. Man sieht, die Bemühungen der Menschheit, sich Hilfsmittel für den Umgang mit Zahlen zu bauen, ist mindestens so alt wie unsere moderne Zivilisation.
Trotzdem wird, ist die Rede von Computern und Zeitgeschichte, meistens ein bestimmter Mann als Erfinder genannt: Konrad Zuse. Der baute 1938 die Zuse Z1, den ersten binär rechnenden, halbwegs frei programmierbaren Rechner, der in der Realität aber an seiner noch sehr unpraktischen Ausführung scheiterte.
Die Schaltungen zwischen Null und eins wurden durch Metallplättchen gesteuert, die Stifte in die Positionen “Null” oder “Eins” schieben konnten. Leider hakten diese Stifte aber des Öfteren oder fielen ganz aus. Das Modell Z3, die Z2 stellt ein Zwischenstadium dar, war dann Zuses Nachbau der Z1, nur dieses Mal war die Konstruktion elektronisch.
Aus Abfall-Relais hatte der Erfinder sich ein Schaltsystem zusammengebastelt, welches ansonsten die selben Merkmale wie die Z1 besaß – Merkmale, die sowohl vom Aufbau (Rechenwerk, Speicherwerk, Taktgeber, Ein-/Ausgabe- Einheit ), als auch von der Zahlentheorie (binäres Rechensystem statt dem auch später noch verwendeten dezimalen) her bahnbrechend und seiner Zeit um Jahre voraus waren.
Seine 1940 gegründete Firma “Zuse Apparatebau Computer”, in der er seine eigenen Rechner herstellte und vertrieb, konnte sich gegenüber den rasch entstehenden kommerziellen Computerfirmen nie durchsetzen, dafür gilt er zu Recht als der Erfinder des modernen Computers. [...mehr]
Einige kennen den großen inneren Konflikt, den Roboter wie Data von der Enterprise austragen müssen. Sie wollen menschlich sein, aber haben keine Gefühle. Der Phoboter soll nun zumindest Angst simulieren können.
Ein Forscherteam der Univesität Amsterdam hat den Phoboter erfunden. Mit ihm haben sie an dem Wettbewerb “Human-Robot Interaction 2008″ teilgenommen. Der ängstliche Roboter scheint die Jury überzeugt zu haben. Zumindest hat er den ersten Platz belegt. Hoffentlich ist er nicht ängstlich zurückgezuckt, als man ihm die Siegermedaille umlegen wollte. Denn zurückzucken, das macht er.
Schließlich ist er auch nicht sonderlich groß. Eine Katze könnte ihn schon umrempeln. Kommt nun etwas großes plötzlich auf ihn zu, zieht er den Kopf zurück, streckt die Arme aus und fängt an sich zu drehen. Um das ganze etwas eindrucksvoller zu machen, kann er auch noch interessiert oder traurig schauen. Der Phoboter ist seiner Angst jedoch nicht hilflos ausgeliefert. Er kann sie überwinden. Dazu muss er ein wenig Zeit mit den angsteinflößenden Dingen verbringen. Dadurch gewöhnt er sich an sie und legt seine Angst ab.
Aber wozu braucht man nun einen ängstlichen Roboter. Es schiene doch viel großartiger, wenn man ein Stück Technik hätte, die eben nicht die eigenen Ängste teilen. Doch der Phoboter kann pädagogisch eingesetzt werden. Kinder die unter Phobien leiden, sollen im Spiel mit dem Phoboter erkennen, dass es in Ordnung ist Ängste zu haben, dass man diese jedoch auch überwinden kann. Gelingt dass nicht, ist der Phoboter zumindest ganz niedlich. Mal schauen ob er auf den Markt kommt. Den zweiten Platz bei dem Wettbewerb belegte übrigens der “Pot Bot”. Er überwacht Zimmerpflanzen…
Die mechanische Maus gehört jetzt schon zu einer Aussterbenden Art. Anstatt sie unter Artenschutz zu stellen, wird die mechanische Maus wohl vernünftigerweise bald ganz von der optischen Maus verdrängt worden sein. Für sie existiert keine technische Nische. Aber wie funktioniert die optische Maus?
In ihr steckt zumindest mehr Technik als man glauben mag. Sie hat eine Leuchtdiode oder sogar einen Laser, eine Kamera und eine Rechnereinheit. Mit der Lichtquelle wird der Untergrund beleuchtet. Dem Laser gelingt dies besser als der Leuchtdiode, so dass selbst einfarbige und reflektierende Materialien als Unterlage genutzt werden können. Von der beleuchteten Unterlage erstellt die Kamera mehr als 1500 Bilder in der Sekunde.
Die Auflösung der Bilder kann nicht gerade mit modernen Megapixelkameras mithalten aber das wäre wohl auch eher disfunktional. Die Auflösung reicht von 16×16 bis 30×30 Pixel. Im Extremfall also nichteinmal ein Kilopixel. Außerdem ist das Bild in Graustufen, obwohl organische Mäuse immerhin grün und blau sehen können.
Der Rechner in der Maus kalkuliert aus den Bildern die Geschwindigkeit der Maus in x und y Richtung. Aus der Geschwindigkeit wird dann auf die Bewegung geschlossen. Diese Technik wurde übrigens zunächst für Flugzeuge entwickelt.
Ich zumindest kann mich nicht mehr auf die alten mechanischen Mäuse einlassen… [...mehr]
Dass sich so manche Technik durchgesetzt hat, scheint uns selbstverständlich. Das ist es allerdings nicht. In viele Entwicklungen und Erfindungen wurde viel Arbeit und Geld gesteckt, bevor sie in der Bedeutungslosigkeit verschwanden. Das sollte Ihnen spätestens nach der folgenden TOP10 der technischen Fehlgriffe auch bewußt sein. Vielleicht begutachten sie dann ja neue technologische Trends auch etwas vorsichtiger…
- Betamax. Betamax war ein Videoformat, dass gegen die VHS Kassette verloren hat. Sony hatte einiges investiert aber zu exklusive Verträge geschlossen. Das Format verschwand, obwohl es qualitativ besser war als VHS.
- Minidisc. Davon habe ich auch noch einige zuahuse rumliegen. Besser als Kassetten und anders als CDs wiederbeschreibbar. Deswegen hat sich das Format wohl auch noch relativ lange gehalten. Spätestens mit guten MP3 Playern wurde der Minidisc allerdings der Todesstoß verpasst.
- Digital Compact Cassette. Dieses Produkt von Philips konnte trotz anfänglicher guter Verkaufszahlen nicht gegen CDs und Minidisc bestehen.
- Compact Disc Interactive. Ende der 80er entwickelt und ende der 90er vom Markt genommen. Am Anfang hatte dieses Format einige Vorteil gegenüber CDs, da es flexibler war, aber dieser Vorsprung sollte nicht lange anhalten.
- HiZip. Damit wollte Iomega gegen MP3 Player und Flash Karten bestehen. Spätestens der Preisverfall der Flash Karten machte diesem Produkt jedoch ein Ende.
- ED-Laufwerk. Damals waren die 3,5 Zoll Disketten schnell zu klein. Nur 1,44 Mbyte passte auf eine Disk. Mit dem ED-Laufwerk gelang es deutlich mehr Daten auf einer Diskette zu speichern. Gegen CDs allerdings dennoch geradezu lächerlich.
- HD DVD. Der wohl aktuellste Flop. Nach langem zähem Kampf musste HD DVD aufgebe. Zuviele Unternehmen standen einfach hinter dem BlueRay Format.
- Schallplattengröße. Auch hier gab es Konkurrenz. Die einen wollten 30 Zentimeter, die anderen 18. Gabe es am Anfang für jedes Format einen eigenen Player, mit unterschiedlicher Drehgeschwindigkeit, ha man später Plattenspieler gebaut, die beides konnten. Unter anderem deshalb haben sich auch beide Formate halten können.
- Strom. Gleichstrom oder Wechselstrom, das war die Frage. Edison wollte unbedingt Gleichstrom. Damit hat er sich jedoch weitestgehen nicht durchsetzen können. Der Kampf um technische Standards tobt also schon recht lange.
- Das wird die Zukunft zeigen. Man darf sich aber sicher sein, dass es auch in Zukunft Konflikte geben wird.
Was glauben Sie wird der nächste Große Konflikt um technische Standards sein? [...mehr]
In Zeiten von High-Speed-Internet und einer unglaublich großen Datenmenge, die übertragen wird, reichen normale Kupferkabel oft nicht mehr aus. Um dieser Datenfülle Herr zu werden, sind mittlerweile Glasfaserkabel flächendeckend im Einsatz. Doch wie funktioniert diese Übertragung per Glas eigentlich?
Die Übertragung im Glasfaserkabel geschieht durch Licht, das mit einer bestimmten Wellenlänge durch den Lichtleiter geschickt wird. Die Datenübertragung funktioniert, indem in einem bestimmten Zeitintervall eine physikalische Größe variiert, also moduliert wird. Dies wird vom Empfänger registriert und ausgewertet. Mit Licht können sehr hohe Datenmengen übertragen werden. So ist es möglich mit Licht eine Datenrate von 40 Gbit/s zu erreichen, im Labor sogar viermal mehr. Das Licht muss dabei ohne Störungen durch ein Kabel geleitet werden.
Hierfür bieten sich unterschiedliche Materialien an. Glasfaserkabel bestehen jedoch auch aus Kostengründen aus Siliziumdioxid (SiO2). Sie haben einen Kern, in dem das Lichtsignal geführt wird und einen Mantel. An dem Mantel muss das Licht möglichst zu 100% reflektiert werden, damit es nicht zu einem Signalverlust kommt. Deshalb besteht der Mantel aus einem Glas mit einem deutlich niedrigeren Brechungsindex. Da Glasfaserkabel recht empfindlich gegen mechanische Störungen sind, sind sie von einer schützenden Lackschicht umgeben.
Glasfaserkabel haben noch den weiteren Vorteil, dass mit ihnen Signale über sehr lange Strecken übertragen werden können, ohne dass es zu einem Datenverlust kommt. So können ohne Repeater, das sind gewissermaßen die “Zwischen-Verstärker”, Strecken von bis zu 250 Kilometern überbrückt werden. Typischerweise werden zumeist allerdings nur Strecken von 100 Kliometern eingerichtet.
Mittlerweile werden auch zunehmend private Haushalte mit Glasfaserkabeln versorgt. Dabei werden entweder zwei Leitungen gelegt, von denen eine für den Upload und die andere für den Download zuständig ist oder nur eine, bei der dann Licht mit einer Wellenlänge von 1310nm für den Download und Licht mit einer Wellenlänge von 1550nm für den Upload zuständig ist. Auf jeden Fall sind Glasfaserkabel eine ausbaubare Technik, die in Zukunft mit steigenden Datenmenge immer mehr Verbreitung finden wird. [...mehr]
Wer kennt das nicht: beim Boarding in Flugzeugen kommt es zu Gedränge und Wartezeiten. Dies Problem hat ein Teilchenphysiker jetzt mathematisch gelöst. Leider wollen die Fluggäste den Berechnungen nicht so gerne folgen.
Nun gibt es viele unterschiedliche Methoden Menschen in Flugzeuge steigen zu lassen. Entweder lässt man die hinteren Reihen zuerst einsteigen, die vorderen zuerst, erst die Ränder dann die Mitten, alle Gleichzeitig oder in Gruppen oder einfach alle wie sie wollen. Diese unterschiedlichen Techniken können einen großen Zeitunterschied ausmachen. Jason Steffen hat in Nature nun aufgrund von Erfahrungen mit Elementarteilchen einen weiteren Vorschlag gemacht. Grundlage ist der Monte-Carlo-Algorithmus. Mit ihm lassen sich mathematisch Entscheidungen mit Fehlern simulieren. Nun kann berechnet werden, wann sich Fluggäste am wenigsten behindern würden.
Das ist der Fall, wenn zwei Fluggäste zwei Reihen voneinander entfernt sitzen. Deshalb war sein Vorschlag die Menschen in 10er Gruppen einsteigen zu lassen, die in den geraden Sitzreihen sitzen. Dann steigt eine Gruppe mit ungeraden Sitzreihen ein usw. Hierbeit muss jedoch auch die Sitzreihenreihenfolge eingehalten werden. So kann es zu einer Zeitersparnis von ungefähr 80% gegenüber dem schlechtesten Fall (Leute der vorderen Reihen zuerste einsteigen lassen) kommen. Leider wollen die Leute so nicht einsteigen. Sie wollen oft zusammen anstehen und einsteigen. Das ist mit der Methode von Steffen nicht möglich. Ein Kompromiss ist die Leute in vier Gruppen einsteigen zu lassen. Erst alle geraden Reihen links, dann alle geraden Reihen rechts und dann das ganze nochmal für die ungeraden Reihen. Dabei käme allerdings nur eine Zeitersparnis von ungefähr 50% heraus, was nicht viel mehr wäre als in dem Fall, wenn alle einfach wild durcheinander einsteigen.
Problem gelöst, aber nur in der Theorie. Schade, ich hätte mich darauf gefreut beim nächsten Flug schneller sitzen zu können. [...mehr]
Satelliten die konstant auf der selben Stelle über der Erde schweben, nennt man geostationäre oder geosynchrone Satelliten. Auf den ersten Blick mag das normal erscheinen, doch das ist es nicht. Darum möchte ich jetzt das Phänomen mal genauer anschauen.
In Wirklichkeit bewegt sich ein Satellit der still zu stehen scheint mit einer Geschwindigkeit von 11.070 km/h. Das ist sehr schnell. Die Erde dreht sich aber auch recht schnell und da muss der Satellit mithalten. Da er sich jedoch über der Erde befindet, muss er eine längere Strecke zurücklegen als ein Punkt an der Erdoberfläche. Nicht jede Flughöhe ist für einen geostationäre Satelliten geeignet. Physikalisch muss gelten, dass die Erdanziehungskraft geauso groß sein muss, wie die Zentrifugalkraft. Die Kraft, die den Satelliten auf der Bahn hält muss genauso groß sein wie die Trägheitskraft, die den Satelliten bei der Umrundung der Erde wegfliegen lassen würde. Nur so kann eine konstante Umlaufbahn entstehen. Das bedeutet, dass es für jede Flughöhe eine ganz bestimmte Geschwindigkeit gibt, mit der der Satellit fligen muss, damit er auf der Bahn bleibt. Die Trägheitskraft ist nämlich abhängig von der Geschwindigkeit des Satelliten. Bei einer Höhe von 35786 km über der Erdoberfläche muss ein Satellit die Geschwindigkeit von 11.070 km/h haben, um nicht wegzufliegen. Das ist genau die Geschwindigkeit mit der der Satellit auf der Höhe von 35786 km über einem festen Punkt der Erde schwebt. Würde er niedriger schweben, würde er die Erde in wenigen Stunden und nicht an einem Tag umrunden. [...mehr]
Roboter werden mitlerweile an vielen Orten eingesetzt. Die Anforderungen steigen. Oft wird bei der Entwicklung von bestimmten Techniken bei der Natur abgeguckt.
So gibt es heutzutage Roboter die sehen können und Gesichter erkennen, Roboter die hören können, ja auch welche die riechen können. Doch nun sollen sie endlich auch ganz besonders gut tasten können. Dafür hat man mal wieder die Natur als Vorlage verwendet. Ratten, Mäuse als auch Katzen und viele weitere Tiere besitzen sie: Schnurrhaare. Ein Forscherteam der University of Sheffield hat nun einem Roboter ein paar Schnurrhaare verpasst. Damit kann der Roboter, so wie die Tiere auch, Hindernisse als auch Luftbewegungen erfühlen – selbst bei vollständiger Dunkelheit. Dies lässt sich anhand der Verbiegung der Haare berechnen. Das Projekt scheint interessant genug zu sein, dass sich ein Forscherteam aus sieben Ländern in der Gruppe “Biotact” zusammengetan hat, um die Forschung voranzutreiben. Das Tierreich bietet sicherlich auch in Zukunft noch einige Interssante Phänomen, die darauf warten verstanden und umgesetzt zu werden. So wird schließlich gerade in vielen Bereichen geforscht. Sei es die künstliche Herstellung von Spinnenweben, die Bewegung von Sechsbeinern oder die wasserabweisende Oberfläche von Blättern. Wir dürfen zumindest gespannt sein, wann diese Techniken uns erreichen werden. [...mehr]
