Κυριακή 30 Σεπτεμβρίου 2012

Αυτοματισμοί στην αρχαία Ελλάδα




Ποιος είπε ότι τα ρομπότ, οι αυτόματες πόρτες και η ατμομηχανή είναι τεχνολογικά επιτεύγματα της δεύτερης χιλιετίας; Ε, λοιπόν, όχι! Τα στοιχεία που έρχονται στην επιφάνεια φαίνεται να αποδεικνύουν αυτό που εδώ και αρκετές δεκαετίες ήταν κοινό μυστικό μεταξύ των ερευνητών: στην αρχαία Ελλάδα, κυρίως ο Ήφαιστος και ο Δαίδαλος ανέπτυξαν τεχνικές που θα τις ζήλευαν πολλοί εφευρέτες της εποχής εκείνης, αλλά και σήμερα.
  
Τάλως
 
Ένα από τα πιο γνωστά αρχαία ρομπότ στην Ελλάδα ήταν ο διάσημος Τάλως (στην αρχαία Κρητική διάλεκτο σημαίνει και ήλιος). Κατασκευάστηκε από τον θεό Ήφαιστο, ο οποίος ήθελε να στείλει την εφεύρεσή του ως δώρο στον βασιλιά της Κρήτης Μίνωα. Ο Τάλως ήταν τεράστιος ανθρωπόμορφος και χάλκινος. Προστάτευε την Κρήτη από τους εχθρούς της και επέβλεπε την εφαρμογή των νόμων. Μπορούσε να κινείται πολύ γρήγορα και ήταν σε θέση να κάνει σε μία μέρα τρεις φορές τον γύρο της Κρήτης (μέση ταχύτητα 250 km/h!). Είχε την δύναμη να εκσφενδονίζει τεράστιους βράχους εναντίων των αντιπάλων του ή να τους καίει με την καυτή αναπνοή του! Με αυτόν τον τρόπο απωθούσε τα εχθρικά πλοία προστατεύοντας την Κρήτη.
Όπως λέει ο μύθος, όταν οι Αργοναύτες επέστρεφαν απ' την Κολχίδα, με την δύναμη της μάγισσας Μήδειας κατάφεραν να καταστρέψουν τον Τάλω. Η Μήδεια κατάφερε να προκαλέσει σύγχυση στον Τάλω και τραυματίστηκε άσχημα στο πόδι του. Το αίμα έφυγε απ' την μία και μόνη φλέβα του σαν λιωμένο μέταλλο! Μία άλλη εκδοχή της ίδιας ιστορίας αναφέρει ότι ο Ποίας (πατέρας του Φιλοκτήτη) τόξευσε ένα βέλος στην φτέρνα του ρομπότ, μία βίδα πετάχτηκε και ο Ιχώρ, το αίμα των Θεών, έρευσε έξω απ' το μεταλλικό σώμα! Αρκετά νομίσματα στα οποία εικονίζεται ο Τάλως βρέθηκαν στην πόλη της Φαιστού.
Αυτόματες πόρτες
 Η τεχνολογία της αρχαιότητας τέθηκε φυσικά και στην υπηρεσία της θρησκείας! Όταν κάποιος πιστός έκανε μία προσφορά σε κάποιον Θεό, οποιαδήποτε ώρα της ημέρας κι αν ήταν, ο Θεός έπρεπε να τον ευχαριστήσει! Διαφορετικά, ίσως κάποιος άλλος Θεός κέρδιζε τις προτιμήσεις του πιστού... Με την βοήθεια της τότε τεχνολογίας, λοιπόν, κάποιες πόρτες άνοιγαν αυτόματα ταυτόχρονα με το άναμμα της φωτιάς στον βωμό
και κάποιες φορές κάποια αγάλματα άρχιζαν να κινούνται!
Ο Ήρωνας και ο Κτησίβιος λέγεται ότι είχαν φτιάξει συσκευές που μόλις άναβαν οι βωμοί του ναού μία πέτρινη σάλπιγγα ηχούσε αυτόματα προσκαλώντας τους πιστούς. Επίσης αυτόματα έπεφτε μέσα στο ναό μία λεπτή βροχή αρωματισμένου νερού, διάφορα μεταλλικά πουλιά άνοιγαν το ράμφος τους και κελαηδούσαν, κάποια αγάλματα κινούνταν ή και πετούσαν! Λέγεται επίσης ότι έλεγχαν αποτελεσματικά τον φωτισμό μέσα κι έξω απ' το ναό προκαλώντας ακόμη και τεχνητή ομίχλη. 
Ατμοστρόβιλος του Ήρωνα
Ο Ήρων από την Αλεξάνδρεια ήταν Έλληνας μαθηματικός, μηχανικός και εφευρέτης που έζησε τον πρώτο αιώνα π.Χ. Αρχικά εργάστηκε σαν υποδηματοποιός αλλά η Αλεξάνδρεια εκείνης της εποχής με την συστηματική τεχνολογική παράδοση τον κέντρισε να ασχοληθεί με κάτι αρκετά εντυπωσιακότερο. Είναι γνωστός περισσότερο σαν μηχανικός με υδραυλικές κατασκευές, απλές μηχανές αλλά και αυτοματισμούς αλλά ήταν επίσης και σπουδαίος μαθηματικός. Υπήρξε διευθυντής της περίφημης Ανώτατης Τεχνικής Σχολής της Αλεξάνδρειας (κάτι σαν το πρώτο πολυτεχνείο).
Η πρώτη ατμομηχανή επίσης ανακαλύφθηκε απ' τον Ήρωνα. Αποτελούταν από ένα κλειστό δοχείο που όταν το νερό που είχε τοποθετηθεί μέσα του άρχιζε να βράζει, ο ατμός κατευθυνόταν με σωλήνες στο πάνω μέρος σε μία σφαίρα με δύο αντιδιαμετρικές εφαπτομενικά εξόδους. Η ταχύτητα εξόδου του ατμού συνδυασμένη με την κατάλληλη άρμοση της σφαίρας την έκαναν να περιστρέφεται με ταχύτητα ανάλογη του βρασμού του νερού. Η παραγόμενη κυκλική κίνηση από την ατμομηχανή του Ήρωνα θα μπορούσε να δώσει κίνηση σε αρκετές μηχανές της εποχής, όπως ο τόρνος.. Δεν έχουμε όμως αρκετά στοιχεία για κάτι τέτοιο.
Αλλη ενδιαφέρουσα κατασκευή του Ήρωνα ήταν η ανεμογεννήτρια. Χρησιμοποίησε την δύναμη του ανέμου μιας φτερωτής και μετέτρεψε την κυκλική κίνηση σε παλινδρομική για να κινήσει αεραντλία που θα τροφοδοτούσε μια ύδραυλιν.


Πιεστήριο λαδιού
Υπήρχαν και στην αρχαία Ελλάδα (όπως υπάρχουν σε ευρεία χρήση και μέχρι σήμερα) πιεστήρια που με την δύναμη που εφαρμόζεται σε έναν κοχλία καταφέρνουν να συμπιέζουν οτιδήποτε χρειαστεί. Η δύναμη όμως που απαιτείται για την λειτουργία τους είναι συνήθως μεγάλη κάνοντας ιδιαίτερα κουραστική την χρήση τους.
Ο Ήρωνας λοιπόν κατανοώντας καλύτερα απ' τους υπόλοιπους την μηχανική των υγρών κατάφερε και έφτιαξε μερικές συσκευές ώστε να βγαίνει ευκολότερα το λάδι απ' τις ελιές με την βοήθεια υδραυλικής πρέσας. Αυτός ο τύπος πιεστηρίου αν και είναι δυσκολότερος κατασκευαστικά, μιας και απαιτεί σοβαρή κατασκευαστική ακρίβεια, δίνει πολύ καλύτερα αποτελέσματα μιας και ο πολλαπλασιασμός δυνάμεως που πετυχαίνει είναι εντυπωσιακός σε σχέση με το απλό μηχανικό πιεστήριο.
Ο ίδιος βασικός τρόπος συμπίεσης χρησιμοποιείται μέχρι σήμερα στα περισσότερα πιεστήρια λαδιού, τυπογραφεία, ανυψωτικά μηχανήματα κλπ. Ο Κτησίβιος έφτιαξε επίσης κάποιο παρόμοιο πιεστήριο που δούλευε με αντλία κενού! Φυσικά η στεγανοποίηση που απαιτούσε η κατασκευή ήταν ακόμα καλύτερη από το υδραυλικό πιεστήριο.
Αντλία νερού
Ο Κτησίβιος έζησε τον 2ο  π.Χ. αιώνα στην Αλεξάνδρεια. Ήταν γιος κουρέα, αλλά ευτυχώς το ευνοϊκό για τις επιστήμες περιβάλλον της Αλεξάνδρειας του επέτρεψε να αφήσει σύντομα το κουρείο και να ασχοληθεί με εφευρέσεις. Σε αρχαία κείμενα περιγράφεται ως «ιδιοφυής μηχανικός» που οι επινοήσεις του επηρέασαν  την ερευνητές της εποχής.
Ύδραυλις
Ο Κτησίβιος εκτός των άλλων ασχολήθηκε και με την μουσική κατασκευάζοντας το πρώτο πληκτροφόρο όργανο. Η ύδραυλις ήταν ένα μουσικό όργανο που λειτουργούσε με πίεση που του παρείχαν αντλία αέρα και υδραυλικός μηχανισμός και οδηγούσε κατ' επιλογή των πλήκτρων ισάριθμους μεταλλικούς αυλούς. Ένας έξυπνα σχεδιασμένος και κατασκευασμένος μηχανισμός επέτρεπε σε μία αεραντλία να αποθηκεύει τον συμπιεσμένο αέρα σε μια δεξαμενή και με την βοήθεια υδραυλικού συστήματος να τον στέλνει με διαρκώς σταθερή πίεση για την λειτουργία του οργάνου. Έτσι κάθε πλήκτρο μπορούσε πάντα να στέλνει σε κάθε αυλό σταθερή πίεση αέρα. Ήταν ένα πληκτροφόρο μουσικό όργανο που μπορεί κάλλιστα να θεωρηθεί πρόδρομος του σημερινού αρμόνιου.
Αν και κατασκευαστής της θεωρείται ο Κτησίβιος, άλλοι αποδίδουν την εφεύρεσή της στον Ήρωνα και την εξέλιξή της στον Κτησίβιο. Κοντά στο Δίον στην Πιερία το 1992 βρέθηκε τμήμα υδραύλεως του 1ου αιώνα π.Χ. Με βάση την περιγραφή του Ήρωνα και του Βιτρούβιου και το κομμάτι που βρέθηκε έγινε δυνατή η ανακατασκευή της από τον καθηγητή Δημήτρη Παντερμάλη.Η ύδραυλις χρησιμοποιούταν μέχρι τον 9ο τουλάχιστον αιώνα από βυζαντινούς αυτοκράτορες. Από πολλούς ερευνητές θεωρείται ότι το εκκλησιαστικό όργανο βασίστηκε πάνω στο σχέδιο της υδραύλεως.

Αντλίες αέρος
Οι αντλίες αυτές του Κτησίβιου χρησιμοποιήθηκαν και σε άλλες του κατασκευές από μεταγενέστερους κατασκευαστές. Μπορούν να αντλήσουν τόσο νερό όσο και αέρα ανάλογα με τον βαθμό στεγανότητας που επιτεύχθηκε στην κατασκευή. Σε πολλές εφαρμογές χρησιμοποιούνται μέχρι σήμερα, λόγω απλότητας της κατασκευής αλλά και αξιοπιστίας. Οι εμβολοφόροι κινητήρες εσωτερικής καύσης που χρησιμοποιούνται σήμερα σε εκατομμύρια αυτοκίνητα και άλλες εφαρμογές θεωρούνται μια έξυπνη μετατροπή αυτού του τύπου αντλίας!

Υλικό και εικόνες από το βιβλίο του Χ. Λάζου "Μηχανική και Τεχνολογία στην Αρχαία Ελλάδα", εκδόσεις Αίολος.

Albert Einstein

http://www.biblionet.gr/images/covers/b147533.jpg 
Isaacson, Walter. Αϊνστάιν : Η ζωή του και το σύμπαν, Modern Times, 2010 

Άλμπερτ Αϊνστάιν. Ο κορυφαίος επιστήμονας που με τις ιδιοφυείς ανακαλύψεις του τάραξε τα νερά στο χώρο της φυσικής και άλλαξε το ρου της Ιστορίας, θέτοντας τις βάσεις της σύγχρονης εποχής. Πώς, όμως, λειτουργούσε το μυαλό του; Τι ήταν αυτό που τον καθιστούσε ιδιοφυΐα;

Βασισμένο στις πρόσφατα δημοσιευμένες προσωπικές επιστολές του Αϊνστάιν, το βιβλίο αυτό διερευνά πώς ένας ευφάνταστος, αυθάδης υπάλληλος ενός γραφείου ευρεσιτεχνίας -ένας εργαζόμενος πατέρας σε ένα δύσκολο γάμο, που αδυνατούσε να εξασφαλίσει μια θέση καθηγητή ή να λάβει ένα διδακτορικό δίπλωμα - κατόρθωσε να διαβάσει τη σκέψη του δημιουργού του σύμπαντος, του κλειδοκράτορα των μυστηρίων του ατόμου και της φύσης. Η επιτυχία του οφείλεται στην αμφισβήτηση της συμβατικής γνώσης και του δέους του απέναντι σε μυστήρια που οι άλλοι θεωρούσαν τετριμμένα. Αυτό τον οδήγησε στην ανάπτυξη μιας ηθικής και πολιτικής σκέψης βασισμένης στο σεβασμό της ελευθερίας του λόγου, του πνεύματος και του ατόμου, αποδεικνύοντας πως η ελευθερία είναι στενά συνυφασμένη με τη δημιουργικότητα.
http://www.biblionet.gr/images/covers/b128578.jpg 
Συλλογικό έργο. Άλμπερτ Aϊνστάιν : Από τον 20ό στον 21ο αιώνα  Κάτοπτρο, 2008
Η πολύτιμη κληρονομιά: Το 1905, οι ιδέες ενός υπαλλήλου του Ελβετικού Γραφείου Ευρεσιτεχνιών άλλαξαν τον κόσμο για πάντα. Η κληρονομιά του παραμένει ζωντανή στη σύγχρονη γενιά των φυσικών που αμιλλώνται για τη δημιουργία μιας θεωρίας των Πάντων.
Ένας αιώνας Αϊνστάιν: Το Scientific American παρουσίασε τις θεωρίες τού Αϊνστάιν -μαζί με τις βελτιώσεις τους αλλά και τις αντιδράσεις που προκάλεσαν- από τότε που οι επιστήμονες άρχισαν να αντιλαμβάνονται τη σημασία των καθοριστικών του δημοσιεύσεων του 1905. Παρατίθεται δείγμα των ειδησεογραφικών αναφορών μας, μερικές διατυπωμένες από κορυφαίους φυσικούς της εποχής
Δυνάμεις του Κόσμου ενωθείτε!: Σε ένα άρθρο στο Scientific American το 1950, ο Αϊνστάιν σκιαγράφησε την πολυαναμενόμενη ενοποιημένη θεωρία του. Κρίμα, όμως, που ήταν λάθος.
Ο Αϊνστάιν στην καθημερινή μας ζωή: Ψάχνετε το δρόμο σας μέσα στο πυκνό δάσος με μια συσκευή GPS στο χέρι; Κρεμάτε ένα κάδρο στον τοίχο χρησιμοποιώντας μια στάθμη λέιζερ; Βγάζετε φωτοαντίγραφα; Για όλα αυτά οφείλετε ευχαριστίες στον Αϊνστάιν.
Αναδυόμενες ατομικές τεχνολογίες: Μια νέα γενιά τεχνολογικών καινοτομιών στοχεύει στην πρακτική εφαρμογή των θεωριών τού Αϊνστάιν σε ηλεκτρικούς υπολογιστές, νοσοκομεία, ακόμα και υποβρύχια.
Η πυξίδα του Αϊνστάιν: Πώς κατάφεραν οι μαγνητικές ιδιότητες μιας μικρής σιδερένιας ράβδου να περισπάσουν τον Αϊνστάιν από την προσπάθειά του να τελειοποιήσει την περίφημη γενική θεωρία της σχετικότητας;
Είχε δίκιο ο Αϊνστάιν;: Σε αντίθεση με όλους σχεδόν τους συγχρόνους του, ο Αϊνστάιν πίστευε ότι η κβαντική μηχανική θα παραχωρούσε τη θέση της σε μια κλασική θεωρία. Στις μέρες μας, μερικοί ερευνητές τείνουν να συμφωνήσουν μαζί του.
Παραβιάσεις της σχετικότητας: Στην προσπάθειά τους να φέρουν στο φως ενδείξεις ικανές να τους οδηγήσουν σε μια Τελική Θεωρία, οι επιστήμονες αναζητούν φαινόμενα που αντιβαίνουν στην αρχή τού Αϊνστάιν, η αμφισβήτηση της οποίας εθεωρείτο κάποτε ιεροσυλία.
Ένας κοσμικός γρίφος: Μια νέα εκδοχή της κοσμολογικής σταθεράς τού Αϊνστάιν πιθανόν να δείχνει το δρόμο για την υπέρβαση της γενικής σχετικότητας.
Αϊνστάιν και Νεύτων: Οι δύο γίγαντες της επιστήμης έμοιαζαν ως προς τη διάνοια και την ιδιοσυγκρασία.

Πέμπτη 27 Σεπτεμβρίου 2012

Εισαγωγή στους Αυτοματισμούς



Ο αυτοματισμόςαυτοματοποίηση) αφορά δύο έννοιες σχετιζόμενες μεταξύ τους. Αρχικά, σημαίνει την τυποποίηση μίας διαδικασίας μέσω της εύρεσης καλώς ορισμένων βημάτων τα οποία πρέπει να ακολουθηθούν για να παραχθεί κάποιο επιθυμητό αποτέλεσμα. Έτσι ο αυτοματισμός δεν είναι τίποτα άλλο παρά η εύρεση ενός αλγορίθμου για την επίλυση ενός προβλήματος, ή η κατασκευή ενός αυτόνομου μηχανισμού που εκτελεί αυτόν τον αλγόριθμο για κάποια είσοδο χωρίς ανθρώπινη παρέμβαση.

Αυτοματισμός, είναι το πεδίο της επιστήμης και της τεχνολογίας που ασχολείται με την επιβολή επιθυμητής συμπεριφοράς στα φαινόμενα και με την κατανόηση των μηχανισμών μέσω των οποίων καθορίζεται η λειτουργία ενός φαινομένου. Αυτοματισμός ονομάζεται και Επιστήμη του Ελέγχου.
Το αντικείμενο του Αυτοματισμού, είναι γενικό και πολύπλευρο, γι αυτό και εφαρμογές του βρίσκονται πολυάριθμες στην καθημερινή ζωή και στη βιομηχανία.


Γενικότερα, ονομάζουμε "αυτόματες" αυτές τις μηχανές και τις διατάξεις, που εκτελούν τις αναμενόμενες λειτουργίες "από μόνες τους", δηλαδή χωρίς την καταβολή της ανθρώπινης προσπάθειας.

Αυτοματισμός ονομάζεται και Επιστήμη του Ελέγχου.
Ιστορική Αναδρομή

Γενικά η έρευνα για την αντικατάσταση του εργάτη από τη μηχανή πέρασε δύο φάσεις. Στην πρώτη φάση η προσπάθεια εστιάστηκε στην αντικατάσταση της χειρωνακτικής εργασίας και διήρκεσε από τα μέσα του 18ου αιώνα ως τις αρχές του 20ού. Στη δεύτερη φάση, οι βιομηχανικοί αυτοματισμοί αποσκοπούσαν στη μεταφορά μερικών από τις αποφάσεις που έπαιρνε ένας χειριστής σε αυτοματισμό κλειστού βρόγχου ελέγχου. Αυτή αναπτύχθηκε πρώτα σε βιομηχανίες διακριτής παραγωγής (από το 1920) και εξαπλώθηκε αργότερα σε αυτές της συνεχούς ροής παραγωγής (από το 1960). Οι βιομηχανικοί αυτοματισμοί έγιναν όμως τεχνικά και οικονομικά βιώσιμοι μόνο μετά από την ανάπτυξη της μικροηλεκτρονικής και των σχετιζόμενων με αυτήν τεχνολογιών (1980).

Οι αυτοματισμοί χρησιμοποιούνται:

·        Την αντικατάσταση του ανθρώπου σε πληκτικές ή επικίνδυνες εργασίες

·        Τη βελτίωση της παραγωγικότητας, ποιότητας και της απόδοσης της παραγωγικής διαδικασίας

·        Την προσαρμογή της παραγωγής για καλύτερα αποτελέσματα.

·        Τη βελτίωση της ασφάλειας του προσωπικού

·        Την εξοικονόμηση ενέργειας

·        Τη μείωση του κόστους εργασίας



Απαιτούνται:
·        Μηχανή
Αυτοματισμός
                                                                                    

                                                 

Οι εφαρμογές του Αυτοματισμού
Το αντικείμενο του αυτοματισμού είναι γενικό και πολύπλευρο. Γι αυτό και οι εφαρμογές του είναι πολλές και απλώνονται σε όλες τις περιοχές της φυσικής και τεχνολογικής πραγματικότητας. Δεκάδες εφαρμογές του αυτοματισμού ελέγχουν τη λειτουργία απλών συσκευών, τις οποίες χρησιμοποιούμε καθημερινά. Μια διάταξη αυτοματισμού, για παράδειγμα, εξασφαλίζει ότι ο θερμοσίφωνας διατηρεί το νερό στην κατάλληλη θερμοκρασία. Επίσης, χάρη στον κατάλληλο αυτοματισμό η φρυγανιέρα διακόπτει τη θέρμανση και απομακρύνει το ψωμί, όταν αυτό ψηθεί, όταν δηλαδή αποκτήσει τις επιθυμητές ιδιότητες .
Οι πιο εξελιγμένες μορφές "αυτόματης" λειτουργίας βρίσκονται, φυσικά, στους ζωντανούς οργανισμούς. Το ανθρώπινο σώμα, για παράδειγμα, περιλαμβάνει πολυάριθμες "αυτόματες" διαδικασίες που εξασφαλίζουν την ομαλή λειτουργία του οργανισμού. Ενδεικτικά: 

-όταν κάποιο όργανο του σώματος χρειασθεί οξυγόνο, π.χ. όταν καταβάλλουμε μυϊκή προσπάθεια, η καρδιά πυκνώνει τις σφίξεις και έτσι επιταχύνει την κυκλοφορία του αίματος, που μεταφέρει το οξυγόνο σε όλο το σώμα

-όταν η ένταση του φωτός αυξάνεται, η κόρη συστέλλεται και περιορίζει την έκθεση του εσωτερικού οφθαλμού στο φως, προστατεύοντας έτσι την ευαίσθητη ωχρή κηλίδα από κορεσμό ή βλάβη
-όταν η θερμοκρασία του οργανισμού ανέβει, οι αδένες του δέρματος εκκρίνουν τον ιδρώτα με μεγάλη περιεκτικότητα σε νερό, που εξατμίζεται και αφαιρεί θερμότητα από την επιφάνεια του σώματος.