اعمال نوری

این چند وقت که در حال یادگیری فوتانیک هستم در موردشون جستجو میکنم که ببینم بجز کاربرد فیبر نوری چه کاربرد های دیگری هست.

ابزار هایی که با استفاده از نور و اعمالی که میشه روی نور انجام داد توسط خاصیت مواد مختلفی که میشه به صورت IC فبریکیت کرد.

از اون جایی که بخشی از این چیز های نوری الان به کارم مربوط میشه خیلی وارد جزییات نمیشم و بیشتر برای این هست که یک نگاه کوچکی به تکنولوژی های آینده داشته باشیم.

 

همونطور که شاید در جریان باشید یکی از ساختار هایی که در دنیای امروز در تکنولوژی استفاده میشه شبکه های عصبی مصنوعی هستند.

که کاربردشون همه جا از تشخیص صوت، تا تصویر و حتی Chat GPT و ابزار های مشابه هم در قسمت های مختلفشون شبکه های عصبی دارند. 

که یک ابزار خیلی کاربردی هست که به منظور های مختلف میتونه استفاده بشه.

ایده ای شبیه همون شکلی که مغز کار میکنه. در این ساختار یک سری نورون مسئول دریافت اطلاعات خام هستند که میتونه هر چیزی باشه. مثلا برای یک تصویر میتونه تک تک پیکسل های تصویر باشه. و اطلاعات این پردازش اولیه وارد نورون های لایه بعد میشه که لایه های نهان هستند. تعداد این لایه های درونی میتونه خیلی زیاد بشه که شاخه ی یادگیری عمیق رو از یادگیری ماشین میسازند. و یک لایه خروجی که میتونه این باشه که این تصویر گلدون بود؟ یا گربه بود؟ یا سگ. خروجی های مختلفی که برای ما مهم هست.

این که چطور تنظیم میشه توسط الگوریتم های یادگیری هست ولی خلاصه ی صحبتی که برای ما مهم هست اینه که هر نورون مجموعه ای از اعمال ریاضی هست.

y = A1*x1+A2*x2+A3*x3

جمع و ضرب

که میشه این ها رو توسط CPU انجام داد که دونه دونه ضرب و جمع کنیم. ولی مشکل اینجاست که برای ساده ترین کار ها هم این تعداد اعمال بسیار زیاد هست. مثلا یک تصویر 800*600، فقط 480000 نورون ورودی خواهد داشت و چندین لایه درونی هر کدوم چند صد هزار تا نورون و... 

این پردازش ها زمان بر هستند و بعضی وقت ها با GPU و یا شتابدهنده های جانبی که مختص تسریع این اعمال هستند کار رو میشه سریع تر کرد.

که الان حتی بعضی پردازنده های سیستم های نهفته هم با این واحد ها عرضه میشوند. مثل NPU در پردازنده های STM32N6x7

 

با این مقدمه، میخواستم تکنولوژی ای که این سال ها داره روش کار میشه و این اعمال ریاضی رو میتونه بسیار سریع تر کنه رو براتون بگم

 

https://www.nature.com/articles/s41377-022-00717-8

که نشون میده که چطور توسط ماجولیتور ها (modulator) میشه سیگنال نوری رو پردازش کرد و اعمال ماتریسی روش انجام داد. که نتیجه اش این میشه که میشه با تنظیم سیستم، سیگنال های نوری رو پردازش کرد و در خروجی سیگنال های پردازش شده رو تحویل گرفت. خیلی از ماجولیتور های معمول بازار فعلا حرارتی هستند ولی اینها رو میشه با تکنولوژی MEMS که ساختار های مکانیکی میکرو الکترونیکی هستن انجام داد که توانی برای نگه داشتن یک حال مصرف نمیکنند و فقط برای تغییر حالت توان لازم دارند که بسیار عالی هست. توان لازم برای پردازش هر بیت به چگالی بیت های داخل یک چیپ بستگی داره ولی برای یک چگالی مساوی، این میتونه توان برای مثال 1 پیکو ژول برای پردازش یک بیت رو به 1 فمتو ژول تبدیل کنه.

 

کار های دیگه ای که سیستم های فوتونیک میتونن خیلی راحت انجام بدن کار هایی مثل تبدیل فوریه و فیلتر کردن هست. که خودتون در موردش میتونید بخونید.

Neurophos

 نمونه ی نسبتا تجاری ابزار های اولیه ای هست که توسط این ایده ها ساخته شدند. 

یک شتابدهنده که به اسلات PCI کامپیوتر متصل میتونه بشه و با سرعت زیادی محاسباتی که در قالب خاصی هستند رو توسط پردازش نور انجام بده

 

که ادعا میکنه که میتونه سایز معادل یک پردازنده ی CMOS رو 8000 برابر کوچکتر کنه 

 

اگر علاقمند باشید میتونید در مورد تکنولوژی های ساخت آی سی های فوتونیک سرچ کنید و با المان های فوتونیک مثل ماجولیتور ها، beam splitter ها و ... آشنا بشید

همچنین بعضی محقق ها در حال تلاش برای ساختن ساختار هایی مشابه FPGA در اپتیک هستند که بشه Routing, Filtering, Modulation, etc. انجام داد که فیلد های جالبی هستند.

 

 

تابع سینوس

امروز داشتم به گسسته شدن تابع سینوس فکر میکردم و در ذهنم به آرگومانش و این که مثلا یکی یکی اضافه شدن به زاویه اش در زاویه های پایین چقدر میتونه تغییر بزرگی باشه ولی مثلا بعد از 100پی دیگه یکی یکی اضافه شدن بهش شاید خیلی مهم نباشه. که البته بعدا که بهش فکر کردم دیدم که خب روی خودش برمیگرده و همونقدر تاثیر میزاره. 

چقدر از زیاضیات گذشته

خلاصه این شد که در اکسل شروع کنم با یک تابع سینوس بازی کردن و مقادیر مختلفی در هر استپ بهش اضافه کردم. فکر میکردم که همه ی حالت های ممکن رو میدونم ولی دیدم که چقدر حالت هایی هست که الگو های زیبایی درست میکنند و من ندیده بودم

 

بالای هر پلات مقدار اضافه شدن رو نوشتم، لذت ببرید

 

 

با 0.04 یک سینوسی معمولی رو میبینیم 

 

 

0.06 فرکانسش رو بیشتر میکنه ولی داریم به فرکانس نمونه برداری نزدیک میشیم

 

در 0.12 هنوز هم مشخصه که سینوس هست

 

به 0.16 که میرسیم دیگه کم کم بخاطر نزدیک شدن به فرکانس نمونه برداری تداخل هایی میبینیم

 

 

از اینجا ببعد دیگه تداخل های زیبایی بوجود میاد

 

 

 

این رو شخصا دوست داشتم

 

 

اسیلوسکوپ تریگر نشده :)

 

 

 

 

 

 

زبان C

سلام

 

دو هفته ی اخیر دوبار فهمیدم که هنوز که هنوزه زبون C را کامل بلد نیستم.

 

float c[10];

float* ptr_1;

float* ptr_2;

ptr_1 = c;

ptr_2 = &c;

شاید تعجب داشته باشه، شاید هم نه. ولی ptr1 == ptr2 هست و برای اشاره به یک آرایه میشود از جفتشان استفاده کرد.

مورد دوم هم این هست که فکر میکردم دو structure رو نمیشود به همدیگر assign کرد و کمی درست است ولی نه الزاما. assign کردن دو structure شبیه memcpy میماند و در حالتی که در structure ها آرایه هایی با ابعاد متفاوت نباشند کاملا شدنی است.

 

بعد از این برای این که بار دیگر به خودم ثابت کنم که این زبان پایان بسیار دوری دارد، وارد Github شدم و کد زبان cpython را کمی مطالعه کردم تا به خود دیگر جرات ندهم که بگویم C میدانم.

بیرون از جعبه

سلام

اول این که نمیدونم فقط برای من اتفاق افتاده یا فونت صفحه مدیریت وبلاگ شما هم به هم ریخته.

یاد اون موقع ها میفتم که خیلیا از فونت انتخاب کردن سر در نمیوردن و همه چیز رو با arial و times new roman که تو فارسی کابوس هستن پرینت میگرفتن.

این سایت ماشین حساب های خیلی مختلفی داره برای حساب کردن فرمول های فیزیکی و ... 

https://keisan.casio.com/exec/system/1258042695

الان متوجه شدم که سایت Casio هست که پدرم یه ماشین حساب مهندسی قدیمی ازش داشت! یه زمانی برای خودشون کامپیوتری بودن.

این صفحه ای که لینکش رو گذاشتم اثر دوپلر امواج الکترومغناطیسی رو بر اساس سرعت متحرک حساب میکنه.

که فارسی تر، میشه مقدار تغییری که تو فرکانس نور بوجود میاد وقتی که منبع نور با یه سرعتی به ما نزدیک یا دور میشه،

که فارسی فارسی تر میشه همون اتفاقی که تو صدای ماشین هایی که به ما نزدیک میشن و دور میشن میفته. صداشون از بییییی وقتی به ما نزدیک میشن به بـــــــییی وقتی از ما میگذرن و دور میشن تبدیل میشه.

که اون جا راجع به بم تر شدن صدا وقتی منبع ازمون دور میشه و زیر تر شدن وقتی به ما نزدیک میشه صحبت میکنیم و تو امواج نوری، آبی تر شدن وقتی به ما نزدیک میشن و قرمز تر شدن وقتی از ما دور میشن.

که توی بررسی حرکت ستاره های اطرافمون خیلی کمک کرده. ما نور هر ستاره ای رو اندازه میگیریم میبینیم که کمی به سمت قرمز شیفت شده. که نشون میده همه چیز از ما در حال دور شدن هست و کمک میکنه جهت فلش زمان رو برعکس کنیم و ببینیم که در گذشته اینا به هم نزدیک بودن که الان از هم دارن دور میشن. که تئوری بیگ بنگ از اینجا شروع میشه.

حالا اینا رو گفتم که بگم بنظرم کسایی باهوش تر هستن که میتونن بیرون از جعبه فکر کنن. یعنی خارج از چهارچوب های جدی بحث، بتونن ارتباطات پیدا کنن:

بنظرم دقیق حرف زدن و علمی حرف زدن کار سختی نیست ولی مثل این دوستمون طنز تو بحث های جدی پیدا کردن کار سختیه!

میگه از روی کنجکاوی داشتم حساب میکردم با چه سرعتی باید به چراغ قرمز نزدیک بشم که رنگش سبز بنظر بیاد! 

که بنظرم کمدی جالبی داره. یکم تشریح قورباغه اگه بخوام بکنم،

برای یه کسی که میدونه ابعاد قضیه رو این سرعت هایی که ازش صحبت میکنه در اردر سرعت نور هست. مثلا وقتی با سرعت نزدیک 10درصد سرعت نور حرکت کنیم شاید همچین اتفاقی بیفته. که یعنی 30.000 کیلومتر بر ثانیه. که با ماشین و روی زمین نشدنیه.

از اون طرف برای هر کسی که رانندگی میکنه این سوال بوجود میاد که برای چراغ قرمز باید وایسته یا احتمال این هست که تا برسه سبز بشه

یا با چه سرعتی باید ترمز کنه تا سرعتش خیلی کم نشه ولی اگه قرمز موند بتونه ایست کنه.

حالا ایشون داره میگه که نه تنها ترمز نمیکنم بلکه انقدر گاز میدم که رنگ نور قرمز به سبز شیفت پیدا کنه و رد بشم.

که تو رفتار های اجتماعی هم خودش رو نشون میده. اگه یه نفر با سرعت زیادی یه کاری که بنظر درست نیست رو انجام بده و خیلی زود ازش رد بشه، کسی بهش ایراد نمیگیره چون توجه آدما محدوده. شعبده باز ها اینجوری ذهن ها رو کنترل میکنن. 

از یه طرف دیگه داره میگه که الان باید بخوابم ولی اومدم اینو ببینم چقدر میشه. که میتونیم همدردی کنیم باهاش وقتی ساعت 3 شب که باید خواب باشیم داریم یه چیز عجیب غریب تو یوتیوب نگاه میکنیم یا تو وب میچرخیم.

از یه طرف دیگه شغلش رو زده self employed که یعنی جایی استخدام نیست که چیز بدی نیست. یعنی خودش برای خودش کار داره ولی از یه طرف دیگه تو این جوک، داره میگه مسئولیت جدی نداره و بیکاره عملا ولی اینو انتخاب کرده!

یخش شکسته یا نه؟

 

سلام

 

نمیدونم بعد 4 امین پست تو دو روز یخ بیان که این روز ها خیلی ازش صحبت میشه شکسته یا نه.

 

ولی از دستاورد های چند ماه اخیر، لحیم کردن مقاومت های کوچیک روی پین هدر و تبدیل کردنشون به مقاومت های پایه دار بوده.

در هفته اخیرم روی پین هدر های رنگی رنگی لحیمشون کردیم که خوشگل تر هم هستن!

 

داریم این روزا یه سیگنال حدود 10 کیلوهرتز درست میکنیم و از این مقاومت ها رد میکنیم و جریانش رو اندازه میگیریم. 

یه پارامتری توی خون هست به اسم هماتوکریت که با مقاومت خون (امپدانس خون) یه روابطی داره. 

این قراره اون رو اندازه بگیره. دقت اندازه گیریمون باید خیلی خوب باشه و الان به حدود 0.25+-% در کل محدوده مقاومتی رسیدیم که من شخصا خیلی خوشحالم. دیگه با سخت افزاری هم که استفاده میکنیم از این بهتر فکر نمیکنم بشه انجامش داد. 

 

اون نارنجی ها چسب مس هستن و روشون مقاومت رو مینوشتم. چون برچسب نداشتیم. 

 

آدم بد

سلام

 

بنظرم تو زندگی بیشتر برنامه نویس ها یه لحظه ای هست که بجا این که اینجوری بنویسن:

void function()

{

...

}

میان و اینجوری مینویسن:

void function(){
...
}

اونجاست که میبینن به همون چیزی که همیشه ازش بیزار بودن تبدیل شدن!

اونجاست که میبینن اونا هم میتونن آدم بدی باشن.

از اونجا ببعد آدمای خطرناکی میشن.

منحنی نرمال

 

سلام

 

امروز تو محل کار یه سیستمی که قراره یه ولتاژی رو اندازه گیری کنه رو روشن کرده بودم و حواسم نبود برای خودش کلی عدد ذخیره کرده بود.

گفتم ببرم تو اکسل ببینم شکل اطلاعات خروجیش چه شکلیه

انتظار داشتم شبیه منحنی نرمال بشه بخاطر نویز و این داستانا ولی چیزی که خیلی برام جالب بود این بود که واقعا اطلاعاتی بودن که خیلی از عددی که میخواستیم دور بودن. مثلا بیشتر از 4 انحراف معیار دور تر بودن. 

همیشه انتظار داشتم که مثلا در تئوری منحنی گوسی بشه ولی دیگه خدایی از یه مقدار به اونور تو دیتا ها نباشه. ولی میبینیم که هست. 

 

سوییچ غمگین

سلام

 

داشتم رو یه مدار کار میکردم تو شرکت که دو تا سوییچ داشت که یکیشون Hardswitching بود یکیشون Softswitching. 

کلا دما تو هارد بیشتر میشه تا تو سافت. ولی نکته ای که میخواستم راجع بهش بنویسم این بود که پیچی که رو سوییچ گرم تر بود، تو دوربین حرارتی شبیه :( شده بود و خیلی خنده دار بود. گفتم براتون بزارم.

 

 

چیپ!

سلام!

 

بعد مدت های زیاد دوباره یه پست برقی!

حتما براتون سوال شده که تو این چیز سیاه هزار پایه هایی که روی برد های الکترونیکی هست چی میزارن و چی توشونه؟

شایدم نشده باشه.

ولی میخوام براتون بگم!

 

تو شرکتمون که محصولش ازین جور چیزاست داشتن یه تعداد از IC که مخفف Integrated Circuit هست که یعنی مدارمجتمع رو میریختن دور و من چند تاش که درشون باز بود رو برداشتم عکس بگیرم براتون.

 

اینم عکس:

 

 

همونطور که میبینید داشتم برای پست قبل تمرین میکردم یه سری حاصل ضرب رو.

اصولا چیپ هایی که روی برد ها میبینید درشون بسته است که چند تاشون تو عکس هستن. روشون سیاهه.

ولی وقتی اینا میخوان بدن چیپ رو بسازن و تست کنن درش رو باز نگه میدارن تا یه سری تست ها بشه کرد روش و زیر میکروسکوپ بشه بررسیش کرد.

 

این عکس دوتاشون از نزدیکه:

 

 

 

 

 

همونطور که میبینید معمولا یدونه مدار (die) اون وسط وجود داره و به Pin های اطراف یا پایه ها سیم کشی میشه. شکل خود آی سی هم انتخابی هست و همینطور که میبینید چند مدلش تو عکس دیده میشه. بستگی به نوع کارش و انتخاب هایی که سازنده بهشون میده از بین پکیج های (Package های) مختلف انتخاب میکنن. مثلا اسم اون مربعیه TQFP-64 اگه اشتباه نکنم میشه و اون مستطیلیه SOIC-28 میشه. شایدم اشتباه بگم.

 

کار ما طراحی مدار اون وسط هست. البته من که بخش خیلی خیلی کوچیکیش رو انجام میدم و یه مدار کوچیک رو طراحی میکنم. بعد اینو میدیم به یه تیم دیگه که تیم طراحی IC مون هست و اونا میان اون مدار من رو به یه مدار در سطح ترانزیستور تبدیل میکنن و این صفحه ای که وسط آی سی میبینید رو با تمام جزییاتش طراحی میکنن. که میشه یه مدار گنده شبیه این:

 

 

 

حالا این که این عظمت رو چجوری به اون کوچیکی درست میکنن رو خدا میدونه و خیلی کار سختیه و یه شرکتای خیلی محدود و خاصی هستن که تجهیزاتش رو دارن. همچنین فناوری های مختلف وجود داره که توش سایز های مختلف ترانزیستور و چیزای دیگه در اختیارمون میزارن. مثلا طرف میگه من ترانزیستورام انقدریه، دیود هام انقدری و این مشخصاته ، ترانزیستورای ولتاژ بالا انقدری میتونم بسازم و ... و حالا برید مدارتون رو طراحی کنید با این المان ها و منم براتون میسازم. 

 

امیدوارم لذت برده باشید ازین همه فناوری!

 

شرکت ما چون کارش قدرتیه، از فناوری های خیلی قدیمی در حد 20 سال پیش استفاده میکنه. چون خیلی چیزای زیادی لازم نیست بچپونن توش. ولی این کارایی که شرکتایی مثل اینتل انجام میدن روی خود تیزی لبه ی تکنولوژیه و بسیار بسیار پیچیده و پر هزینه است.

Lagrange Point

 

 

سلام

 

نمیدونستم چرا سیاره مشتری این دوتا مجموعه سیارک رو دور و برش داره که باهاش همراهند و تو مدارشند. یعنی فکر میکردم که بخاطر جاذبه اش منحرف شدن بقیه سیارک ها و جاذبه اش رو اون دوتا گروه زیاد نرسیده. ولی خب استدلال چرتیه چون نقاط دور تری هستن که توش خبری نیست.

ولی دیشب داشتم میدیدم تو یه ویدئو گویا اون جا دو تا نقطه لاگرانژ پایدار هست. یعنی مجموع گرانش خورشید و مشتری و حرکتشون باعث میشه چیزایی که تو اون نقاط هستن بمونن همونجا. 

 

 

گویا L1,L2,L3 خیلی زیاد پایدار نیستن ولی L4,L5 پایدارن