Device: Ученые предложили меньше полагаться на электронику

Компьютер, работающий на воздухе, предупреждает о поломке некоторых медицинских приборов. Это более надёжный и недорогой способ предотвратить образование тромбов и инсультов без использования электронных датчиков.

Как описано в журнале Device, компьютер использует воздух для подачи предупреждений и немедленно сигнализирует при возникновении проблем со спасительным компрессионным аппаратом, работу которого он контролирует.

Аппараты периодической пневматической компрессии, или IPC — это рукава для ног, которые периодически наполняются воздухом и сдавливают ноги человека. Это усиливает кровоток и предотвращает образование тромбов, приводящих к закупорке кровеносных сосудов, инсульту или смерти.

Устройства IPC могут спасать жизни, но вся электроника в них делает их дорогими. Уильям Гровер, доцент кафедры биоинженерии Калифорнийского университета в Риверсайде и соответствующий автор статьи, говорит, что они хотели разработать более дешёвое и безопасное устройство без части электроники.

Пневматические устройства перемещают сжатый воздух. Так работают аварийные тормоза грузовых поездов, велосипедные насосы, манометры для измерения давления в шинах, респираторы и устройства IPC.

Гровер с коллегами решили использовать пневматическое логическое устройство для управления другим устройством и сделать его более безопасным. Этот тип устройств работает как электронные схемы, производя вычисления битов чётности.

Например, можно отправить сообщение в единицах и нулях: 1-0-1 (три бита). Но чтобы получатель получил правильное сообщение, десятилетия назад люди стали отправлять эти три бита с дополнительной информацией.

Бит чётности — это дополнительная часть информации. Он равен 1, если в сообщении нечётное количество единиц, и 0, если их чётное количество. Появление цифры 1 в конце сообщения с чётным числом битов означает ошибку. Многие электронные компьютеры передают сообщения таким образом.

В компьютере с воздушным питанием подсчитывается количество единиц и нулей по разнице давления воздуха, проходящего через 21 клапан. Если ошибки в подсчёте нет, свисток не издаётся.

Если устройство издаёт свист, это значит, что оно сломано и нуждается в ремонте. В видеоролике Гровер и его студенты повреждают ножом воздушный компьютер IPC, и через несколько секунд раздаётся свисток.

Гровер объясняет, что это небольшое устройство может заменить несколько датчиков и компьютер. Оно позволяет сократить расходы и обнаружить проблемы. Кроме того, его можно использовать в условиях высокой влажности или температуры, которые вредны для электроники.

Воздушные вычисления применяются для разных целей, в том числе для мониторинга устройств IPC.

Гровер хочет разработать устройство, которое позволит отказаться от опасной работы — перемещения зерна на вершине высоких силосов. На Среднем Западе часто встречаются высокие здания, заполненные кукурузой или пшеницей. Чтобы раздробить зерно и разровнять кучи внутри, человеку приходится заходить внутрь с лопатой.

Гровер считает, что робот на воздушной тяге мог бы заменить человека и спасти его от гибели в случае смещения зерна. Ведь силосы взрывоопасны, и искра может привести к трагедии.

Гровер хочет создать робота на воздушной тяге, который будет работать во взрывоопасных условиях, не создавая искр, и спасать людей.

Идея вычислительных машин на воздушной тяге существует уже давно. Раньше делали пианино с воздушным приводом, которое могло воспроизводить музыку с перфорированных рулонов бумаги. С появлением современных компьютеров инженеры потеряли интерес к пневматическим схемам.

Гровер считает, что как только одна технология становится основной, мы забываем о других способах решения проблем. Он видит ценность этого исследования в том, что оно может показать: идеи столетней давности всё ещё актуальны.

14.08.2024