English page
Εδώ θα βρείτε λογισμικό, σχεδιαγράμματα και κατασκευαστικές λεπτομέρειες
για το
Τρένο της πληροφορίας: μια συμμετοχή που βραβεύτηκε στο
διαγωνισμό επιστημονικού πειράματος
«Μάγοι της επιστήμης 2009».
Το πείραμα μας δείχνει
Στην πρώτη φάση του πειράματος, σε κάθε κύκλο που κάνει το τρένο μεταφέρεται ένα εικονοστοιχείο (pixel) από τον αριστερό υπολογιστή στην οθόνη του δεξιού υπολογιστή. Στο τέλος έχει μεταδοθεί όλη η εικόνα. Βλέπουμε έτσι την ψηφιακή μετάδοση μιας εικόνας από έναν υπολογιστή σε άλλο. Επίσης παρατηρούμε την αλλοίωση της μεταδιδόμενης εικόνας λόγω των λαθών στη μετάδοση.
Στη δεύτερη φάση του πειράματος παρατηρούμε πως η διόρθωση λαθών μας επιτρέπει (με κάποιο κόστος) να μεταδώσουμε τα δεδομένα παρόλα τα λάθη που εισάγονται κατά τη μετάδοση. Συγκεκριμένα παρατηρούμε πως η μεταδιδόμενη εικόνα δεν αλλοιώνεται όταν εισάγουμε λάθη, αλλά χρειάζεται πολλαπλάσιος χρόνος για τη μετάδοσή της.
Η ψηφιακή μετάδοση σήματος χρησιμοποιείται ευρύτατα στις μέρες μας τόσο για τη μετάδοση του ήχου (τηλεφωνία, κινητή και σταθερή, CD, MP3) όσο και για τη μετάδοση της εικόνας (ψηφιακή τηλεόραση, εικονοτηλεφωνία, YouTube). Επειδή όλα τα κανάλια μετάδοσης (χάλκινα καλώδια, οπτικές ίνες, μικροκύματα) και οι φορείς φύλαξης δεδομένων (σκληροί δίσκοι, CD, DVD) είναι επιρρεπή σε σφάλματα, οι κώδικες ανίχνευσης και διόρθωσης λαθών (πιο σύνθετοι και αποδοτικοί από το χρησιμοποιούμενο) επιτρέπουν τη μετάδοση και φύλαξη δεδομένων χωρίς αυτά να επηρεάζονται από τα σφάλματα.
Η μετάδοση των ψηφιακών δεδομένων σε διακριτά πακέτα (το φορτωμένο τρένο στο πείραμα) είναι η βάση της λειτουργίας του διαδικτύου. Συγκεκριμένα στο διαδίκτυο τα δεδομένα χωρίζονται σε μικρά πακέτα μερικών εκατοντάδων δυφιοσυλλαβών (byte) και σε κάθε πακέτο προστίθεται και κώδικας για την ανίχνευση λαθών. Το κάθε πακέτο δρομολογείται ξεχωριστά. Πακέτα που δε μεταδόθηκαν σωστά μεταδίδονται ξανά.
Τέλος, ενδιαφέρον έχει η θεωρητική βάση του πειράματος. Η ψηφιοποίηση και η διόρθωση λαθών αποτελούν εφαρμογές της «θεωρίας της πληροφορίας», του κλάδου των εφαρμοσμένων μαθηματικών και της πληροφορικής που μελετά την ποσοτικοποίηση της πληροφορίας. Η θεωρία αυτή έχει μικρή σχετικά ηλικία, μια και αναπτύχθηκε το 1948 σε δύο κλασικές σήμερα εργασίες του Claude E. Shannon με τίτλο «A Mathematical Theory of Communication».
Ο υπολογιστής αποστολής δεδομένων συνδέεται μέσω της παράλληλης θύρας σε
μια πλακέτα που οδηγεί έναν κινητήρα και σε μια πλακέτα αισθητήρα.
Ο υπολογιστής λήψης, ένας μαθητικός υπολογιστής
XO-1 συνδέεται μέσω της ειδικής θύρας εισόδου ήχου που διαθέτει σε δύο
όμοιες πλακέτες αισθητήρα.
Και οι δύο υπολογιστές τροφοδοτούν τους ασιθητήρες με
5V μέσω της θύρας USB.
Οδηγός κινητήρα αποστολής
Αισθητήρας αποστολής
Αισθητήρας λήψης
Εκτός αν αναφέρεται κάτι διαφορετικό, όλο το πρωτότυπο υλικό της σελίδας αυτής του οποίου δημιουργός είναι ο Διομήδης Σπινέλλης παρέχεται σύμφωνα με τους όρους της άδειας «Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Greece License».