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Zukunft und Computer. Michael Strasser Robin Molatte Bünyamin Kasalak Johannes Giarra. Gliederung. Aufbau eines Computers Quantencomputer Mensch-Computer in der Zukunft. Computer. Michael Strasser. Aufbau. Logische Gatter ( UND , NICHT , ODER , KOPIERE ) - PowerPoint PPT Presentation
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Zukunft und Computer
Michael Strasser
Robin Molatte
Bünyamin Kasalak
Johannes Giarra
Aufbau eines Computers
Quantencomputer
Mensch-Computer in der Zukunft
Gliederung
Computer
Michael Strasser
Aufbau Logische Gatter( UND , NICHT , ODER , KOPIERE )
Mathematische Grundfunktionen ausführbar
(Add ; Sub ; Mul ; Div )
Grundlage für komplexe Operationen
Turing Maschine
Bestehend aus:-Speicherband, in Felder unterteilt
-Lese-/ Schreibkopf
-Rechenwerk
„Verdopple die Anzahl der Einsen, wobei ein Leersymbol in der Mitte stehen bleibt“
Anfangsbedingung: Der Schreibkopf befindet sich auf der ersten 1. Anfangszustand s1Zahl 1
Endbedingungen:Endzustand s6
Beispiel für eine Turing Maschine
Überführungsfunktion
Schritt Zustand
Lese Schreibe
Zustand neu
Lesekopf
1 s1 100 000 s2 R2 s2 000 000 s3 R3 s3 000 001 s4 L4 s4 001 001 s5 L5 s5 001 101 s1 R6 s1 101 101 s6 0=halt
Arbeitsschritte
Ausgabe = 101
Vergleich Computer- Turing Maschine
Inhalt• Einführung in die Quantenphysik• Anwendungen der Quantenmechanik• Ein Computer• Quantenalogrithmen• Praktischen Umsetzung• Ausblick
Verschränkung: Superposition:
Zeit unabhängige Reaktion zweier Teilchen
Informationstragende Eigenschaften
QUANTENMECHANIK
QuantenmechanikÜbertragung von zwei Bits:
1. Sender und Empfänger
besitzen ein verschränktes Bit
2. Sender misst 2 Bits
3. Empfänger misst das
verschränkte Bit
QuantenmechanikQuantenkryptographie:
Messung verändert das Signal und macht es somit unbrauchbar
Ein ComputerQuanten-Bits:
• Zustände:• Register: n Qubits• Zwei Qubits: >0, >1, >2,
>3• Wahrscheinlichkeit: • Anordnung in Gattern
Quantenalgorithmen
f
Praktische UmsetzungIonenfalle:
Kernspinresonanz:
• Hochvakuum bei 0
Kelvin• Anregung durch
LASER• Max. 10 Qubits
Ausblick• Keine Ablösung des klassischen PC• Bisher keine Ansätze zum Erreichen der
Praxistauglichkeit• Revolutionierung in Simulation- und
Molekulartechnik• Egalisierung von Verschlüsselsungsverfahren
In Zukunft engere Bindung zu Computern
Sogar Verschmelzung möglich
Schon heute begleiten uns Rechner (Ipod etc.)
Mensch-Computer in der Zukunft
Tragbare Computer Brillen mit eingebautem Bildschirm (Privat
Eye)
Wearables
Wearables überwachen Patienten Bsp Diabetes - Computer überprüft und zeigt insulinwert an
- Insulinpumpe verabreicht Insulin
Virtualität und Realität verschwimmen Wearables „füttern“ uns ständig mit Informationen Computer wird unbewusst wahrgenommen Brillen mit Bildschirm und (MIT) (Steve Mann) Brille mit Möglichkeit zur
Bearbeitung des Gesehenen
Augmented Reality
Exoscelette
Wurde fürs Militär entwickelt
Übermenschliche Kraft
Muskeln werden durch Motoren unterstützt
Auch für Altersschwache Personen eine Chance
Myoelektrische Prothesen
Prothese wird durch „Willen“ bewegt
Signalaustausch Zwischen Nerven und Prothese
Fühlen möglich (heiß,kalt,feuscht,trocken …)
Steuerung der eigenen Beine (Roland Lew)
Intelligente Ersatzteile (Neurobionik)
Durch Verknüpfung Elektronik-Hirn vieles möglich
Gehörloses Hören
Sehen ohne Augen
Erweiterung der Sinnesgrenzen
Wellenleiter
Übertragung von elektromagnetischen Wellen
Anwendungsbereiche Hochgeschwindigkeits Datenübertragung Medizin Messtechnik
Allgemeines
1870 Lichtstrahl gezielt durch einen Wasserstrahl geschickt=> Suche nach geeigneten
Übertragungsmedien1950 Erste Anwendung in der Medizin
(Beleuchtung)1960 Entwicklung des ersten Lasers
=> entsprechende Strahlungsleistung bzw. Strahlungsdicht
1965 Erstes Lichtwellenleitersystem: Laserdiode -> Glasfaser -> Fotodiode
Geschichte der Glasfaser
1966 Optimierung der Wellenleitertechnik durch Charles Kuen Kao, Willard Boyle und George
E. Smith => 2009 Physik Nobelpreis
Þ Stetige Weiterentwicklung
2009 Weltrekord: Strecke von 580 km wurde mit 320 Kanälen (je 114 Gbits/s) mit einer gesamt Bandbreite von 32 Tbit übertragen.
AufbauGlasfaser besteht aus zwei Teilen:1. Kern: Glas mit hoher Brechzahl (n = 1,48; d = 100 µm)2. Mantel: Glas niedrigerer Brechzahl (n = 1,46; d = 140µm)=> Totalreflexion beim Übertritt von Kern zu Mantel
Dünnes Quarzglasrohr wird erhitzt und mit einem Gas (GeCl4) durchflutet
Gas setzt sich auf der Innenseite ab und erhöht Brechungsindex
Weiteres erhitzen und verstrecken des Glasrohres=> Rohr kollabiert zu massiver Zylinder Form
Herstellung
Realisierte FernübertragungssystemeGlasfaser:
Bitraten von 2,5 Gbit/s mit Abständen der Zwischenverstärker von bis zu 120 km
Kupferkoaxialkabel:Bitraten von ~ 100 Mbit/s mit Abständen der
Verstärker von 1,5 bis 8 km
Heutiger Anwendungsstand
Hohe Übertragungsrate bei niedrigen Verlusten
Hohe Reichweite Keine Beeinflussung
durch nahe E/M –Felder Wesentlich leichter und
platzsparender als gewöhnliche Kupferkabel
Bruchgefahr bei zu großer Biegung
Empfindlich gegenüber mechanischer Belastung
Hoher technischer Aufwand
Vorteile / Nachteile
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