Hesaplama Fiziği
Bazen bir programı nasıl tersine çevirebileceğimizi gördük. Bu bölümde, geriye doğru çalıştırılabilen hesaplamaların fiziğine bir göz atacağız.
Programlarımızın çağrıştırdığı hesaplamalar elektronik bilgisayarlar tarafından yapılabilir; beynimiz gibi biyolojik sistemler tarafından; kalem ve kağıtla; ve sende ne var? Tüm uygulamalar, fiziksel süreçler oldukları ve dolayısıyla fizik yasalarına tabi oldukları gibi oldukça açık bir özelliği paylaşırlar.
Bu nedenle, şu tür soruları sormak mantıklıdır: Belirli bir hesaplamayı gerçekleştirebilecek herhangi bir cihazın minimum boyutu nedir? Maksimum boyutu nedir? Ne kadar zaman alır? Aldığı minimum enerji miktarı nedir? İkinci soruya odaklanacağız.
"Sadece" ilginç olmanın yanı sıra, birçok modern bilgi işlem sisteminin inşasıyla da ilgili bir sorudur. Enerji dağılımı, "yararlı" enerjinin "yararsız" ısıya dönüştürülmesidir. Makineden ısının uzaklaştırılma hızı kabaca makinenin yüzey alanıyla orantılıyken, ısı üretimi kabaca kapıların sayısıyla ve dolayısıyla makinenin hacmiyle orantılıdır.
Tüm mekansal boyutlara genişleterek daha büyük bir makine yaparsak, hacim yüzeyden daha hızlı büyür ve ısı sorun olur. Alternatif, makinenin boyutunu üç boyuttan yalnızca ikisinde genişletmektir, ancak bu durumda sinyallerin iletilmesi gereken mesafe artar ve makine yavaşlar. Sonuç olarak, bilgisayar yapımında enerji dağılımı ciddi bir endişe kaynağıdır.
Enerji dağılımının herhangi bir temel alt sınırı var mı? Evet, dayanan aşağıdaki argümanın gösterdiği gibi var. Argüman entropi kavramını içerir, o halde entropinin ne olduğunu görelim. Bilgi teorisine göre entropi, bir sistemdeki bilgi miktarının ölçüsüdür. i'nin sistemin olası durumlarını kapsamasına izin verin ve pi'nin sistemin i durumunda olma olasılığı olmasına izin verin.
Entropi H, log'un logaritma tabanı 2 olduğu yerde tanımlanır. H'nin ifade edildiği birim bittir. Örneğin, eşit olasılıklı iki duruma sahip bir sistemi ele alalım. O halde H = -(0,5 günlük(0,5) + 0,5 günlük(0,5)) = 1 bit. Sistemi sabit bir duruma ayarlarsak, bu durumun olasılığı 1 ve diğer durumun olasılığı 0'dır. Bu durumda entropi 0 bittir; yani, eylem 1 bit bilgiyi yok etti.
Entropi kavramı, joule/kelvin olarak tanımlandığı termodinamikte de mevcuttur. (Aslında, entropi genellikle S = k ln(!l) olarak tanımlanır, burada n, sistemdeki durumların sayısıdır, ancak bu, tüm durumların aynı olasılığa, 1 / !l sahip olduğu varsayıldığında gerçekten aynı şeydir. )
Termodinamik entropi kavramı, sistemin sıcaklığı T aracılığıyla enerjiye bağlanır: bir sistemin entropisi bir miktar azaltıldığında, sistem, entropi azaltımının sıcaklıkla çarpımına eşit enerjiyi dağıtır. Von Neumann'ın gözlemi, kln(2) gibi sabit bir faktör dışında, iki entropinin aynı kavram olduğudur.
Her şeyi bir araya getirdiğimizde, sistemin olasılık dağılımını H entropisini 1 bit azaltacak şekilde değiştirdiğimizde, S entropisinin k ln(2) joule/kelvin kadar azaldığını ve sistemin kT ln(2) joule yaydığını görürüz. ısı şeklinde enerji.
Bu nedenle, bilginin yok edilmesi, enerjinin dağılması anlamına gelir. İşte bir örnek. Bir programın iki mantıksal değişken x ve y üzerinde çalıştığını varsayalım ve dört olası başlangıç durumunun aynı olasılığa sahip olduğunu varsayalım. İlk entropi -4 · = 2 bittir. Programın atama ifadesi olmasına izin verin.
Başka bir örnek gösterir. Bir çakıl taşı eşit olasılıkla sağda ya da solda olabilir. Yapılacak işlem taşın sol çukura düşmesini sağlamaktır. Eylem, çakıl taşı sol olukta başladığında gerçekleştirilirse, o zaman hiçbir şey yapılması gerekmez ve enerji harcanmaz.
Eylem, çakıl taşı sağ olukta başladığında gerçekleştirilirse, o zaman çakıl taşını sola doğru tekmeleyerek, ona tepeden yukarı ve sonra sol tarafta aşağı yuvarlanması için yeterli kinetik enerji sağlarız.
Kuvvet konum grafiğinin eğimi neyi verir
Kuvvet konum grafiği neyi verir
Kuantum hesaplama Nedir
Kuvvet yol grafiği hız bulma
Kuvvet konum grafiğinin altında kalan alan
Kuantum HESAPLAMA
Vektörel büyüklük nedir
Türetilmiş büyüklük nedir
Yuvarlanan çakıl taşını yavaşlatır ve potansiyelden kinetik enerjiye dönüşen enerjiyi toplarsak, taş tam sol çukurun dibine geldiğinde durur. topladığımız enerji, onu doğru çukurdan dışarı atarken uyguladığımız kinetik enerjiye eşittir. Yine: hiçbir enerji dağılmaz.
Enerji dağılımı hakkında ne söylüyoruz? Hangi hatayı yaptık? Hata şu ki, hangi prosedürü uygulayacağınıza karar vermeden önce çakılın konumunu bilmeniz gerekiyor (hiçbir şey yapma vs. tekme). Çakıl taşının konumunu biliyorsanız, o zaman iki durumun eşit olasılığı yoktur ve hiçbir bilgi yok edilmez. Başlangıç konumu bilinmiyorsa, konumun ölçülmesi gerekir ve iki durum eşit olasılığa sahipse, bu işlem kT ln(2) joule enerji gerektirir.
Devamında, bilgiyi yok etmeyen hesaplamaları gerçekleştirme yöntemlerini inceliyoruz. Bu henüz enerjinin dağılmadığı anlamına gelmez - başka enerji yayma kaynakları mevcut olabilir. Enerji dağılımını tamamen önleyen bir hesaplama tekniği örneği veriyoruz ve enerji dağılımının çok düşük olduğu bir tekniği tartışıyoruz.
Her şeyi uygun bir perspektife oturtmak için tek bir açıklama gerekiyor gibi görünüyor. kT ln(2) joule mertebesinin etkilerini tartışıyoruz. Günümüz bilgisayarlarında, bit işlemi başına yaklaşık 109kT joule dağılır. Hala gitmemiz gereken uzun bir yol var.
Yapılan Devreler
Bu bölümde, bir gerçekleştirmeye çalışıyoruz. bilgileri yok etmeden hesaplama. Bir depolama elemanında bilginin yok edilmesiyle zaten karşılaştık: iki konumdan birinde olabilen çakıl taşıdır.
Her ikiduruma bir önceki değeri içeren başka bir ikidurum eklersek, önceki değeri içeren başka bir ikidurum eklersek, o zaman bilgiyi bozmadan değişkenlere değerler atayabiliriz. Sonsuz sayıda parmak arası terlik oluşturmak ve başlatmakla ilgili teknik sorunlar var, ancak ilerleme adına bunları bir an için görmezden geliyoruz.
Başka hangi bilgi imha kaynaklarımız var? Kalan kaynak, girişlerinin bazı işlevlerini hesaplayan kombinatoryal devrelerdir. Fonksiyonun tersi yoksa, bilgi yok edilir.
Örneğin, bir toplayıcının çıktısının 6 olduğunu biliyorsak, wus girişinin 2 ve 4 olduğu sonucuna varamayız. Anahtarlama teorisinden, tüm birleşimsel devrelerin boolean fonksiyonlardan nasıl inşa edilebileceğini biliyoruz. Tüm bu işlevlerden yalnızca ikisinin tersi vardır: olumsuzlama ve özdeşlik.
Bu ikisi tek başına tüm fonksiyonları oluşturmak için yeterli değildir. (Olumsuzlama ve özdeşlikten bir bağlacı nasıl hesaplarız?) Görünüşe göre yalnızca bir çıktısı olan bileşenleri dikkate almak yeterli değil; en az iki çıkışlı bileşenlere ihtiyacımız var. En basiti, gösterilen anahtardır, ancak tersine çevrilemez.
Çıkışı hesaplamak için, anahtarın solda mı yoksa sağda mı olduğunu bilmemiz gerekir. Bu nedenle, durumu açıkça belirleyen sinyali hem giriş hem de çıkış sinyali olarak dahil ediyoruz.
Test öğeleri için bir son kullanma tarihi sağlamanın faydası ve fizibilitesi hakkında herhangi bir soru olmamakla birlikte, çoğunlukla hiçbir stabilite verisinin bilinmediği veya sağlanmadığı basit kimyasal maddeler için bu tür bilgilerin değeri hakkında düzenli olarak sorular sorulmaktadır. tedarikçi tarafından ve “sonsuz istikrarın” varsayılabileceği durumlardadır.
Sodyum klorür bu noktada meşhur bir durum olarak düşünülebilir: Kimyasal stabilitesi hakkında kesinlikle hiçbir şüphe yoktur, bu nedenle sodyum klorür içeren kap üzerine bir son kullanma tarihi koyma ihtiyacı gülünç görünebilir. Bu nedenle, tedarikçinin böyle bir son kullanma tarihi vermemesi eleştirilemez.
Öte yandan, bir kap açıldığında ve tekrar tekrar numuneler alındığında, neme ve laboratuar atmosferine maruz kalma, kalan maddenin aşamalı olarak kirlenmesine yol açabilir.
Bu tür kontaminasyonların olası sonuçlarından kaçınmak için, analitik kimyagerin dar anlamıyla bir “son kullanma tarihi” değil, kabın açılmasından itibaren bir “kullanılabilirlik süresi” tanımlanması tavsiye edilir. Bu tür “kullanılabilirlik dönemleri”, izin verilen kullanım sürelerine göre çeşitli reaktifler, kimyasallar ve çözeltiler arasında bile ayrım yapabilen bir SÇP’de belirtilebilir.
İkinci konu, “son kullanma tarihi” terimi ile bağlantılıdır. Bazı bilim adamları bu terimi bir “giyotin” tarihi olarak yorumluyorlar, bundan sonra test öğesinin kalan miktarının atılması gerekiyor çünkü kullanılabilirlik zaman sınırı, hala bozulmamış, bozulmamış olma olasılığına bakılmaksızın “sona ermiştir”. kötüleşti ve mükemmel şekilde kullanılabilir.
Bu yorum, özellikle test öğeleri için gerekli stabilite verilerini geliştirmekle görevli analitik kimyagerler tarafından bu tür “mutlak” kullanılabilirlik uç noktaları sağlamak için belirli bir isteksizliğe neden olmuştur. Bununla birlikte, kesinlikle GLP’nin niyeti değerli materyallerin gereksiz yere imha edilmesini veya elden çıkarılmasını talep etmek değildir ve gerçekten de reaktiflerin son kullanma tarihiyle ilgili paragrafta, “belgeli değerlendirme veya analiz ” olarak adlandırılır.
Bu olasılık, test ve referans öğesinin son kullanma tarihi bağlamında belirtilmese de, bu öğelerin son kullanma tarihinin de “belgelenmiş değerlendirme veya analiz temelinde uzatılamayacağını” varsaymak için bir neden yoktur.
Tıbbi laboratuvarlarda numune saklama süreleri
Laboratuvar numuneleri toplama taşıma ve saklama Talimatı
Kan serumu saklama koşulları
Alınan kan ne kadar süre saklanır
Kan örneklerinin saklanması
Numune saklama Talimatı
Kan bozulur mu
Kan numuneleri
Bu nedenle ve durumu açıklığa kavuşturmak için, bir “son kullanma tarihi” nden bahsetmek yerine “yeniden analiz tarihleri” vermek özel hale gelmiştir. Ancak, “yeniden analiz tarihi” teriminin (“son kullanma tarihi” yerine) kullanılmasının da test öğesinin kullanılabilirliği açısından daha belirsiz bir son nokta anlamına gelmeyeceği vurgulanmalıdır.
Bu tarihe bir son nokta olarak tamamen saygı gösterilmelidir ve yine de, sorumlu tarafından kalite, saflık ve kullanılabilirlik için gerekli kanıtlar sağlanmadıkça, bu tarihten sonra test ve referans öğelerinin bu tarihten sonra kullanılamamasını gerektirir.
Çalışmalarda bir test öğesi yalnızca mümkün olduğu sürece kullanılmalıdır. Güven, bozulmamış, saf, katıksız ve bozulmamış halde kabul edilmelidir. Test öğesinin özelliklerindeki herhangi bir ayrışma veya başka bir değişiklik, sahte ve hatalı sonuçlara ve test öğesinin oluşturduğu varsayılan etkilerin yanlış yorumlanmasına yol açabilir.
Kararlılık testi, içinde bir zaman aralığının tanımlanmasına yol açacaktır. Test öğesinin bu durumda kalacağı ve sonuçta ortaya çıkan “son kullanma tarihi” veya “Yeniden analiz” tarihi, test öğesi kabının etiketinde açıkça belirtilmelidir. Bu gereklilikle – ayrışmanın göz ardı edilebileceği süreyi kesin terimlerle tanımlayarak – GLP, test edilmesi amaçlanan öğeye artık karşılık gelmeyen bir çalışmada bir eşyanın kullanılması olasılığını azaltmayı amaçlamaktadır.
Örnek Saklama
GLP’nin temel ilkesi, kayıtların, diğer belgelerin, örneklerin ve örneklerin saklanmasının, mümkün olan her yerde, tam çalışma yeniden yapılandırması için araçlar sağlamasını gerektirir. Bu nedenle, mantıksal olarak, her test serisinden ve referans öğesinden numunelerin de toplanması ve saklanması gerekir.
Bu şekilde, Kalite Güvence denetimi veya çalışmanın bilimsel değerlendirmesi sırasında ortaya çıkabilecek test öğesinin kalitesi, saflığı, kararlılığı ve kimliği ile ilgili her türlü sorunun bağımsız bir analizle çözülebilmesi sağlanabilir. Test öğesi hakkında büyük şüpheler olması durumunda çalışmanın tekrarı gerekmeksizin rezerv örneklemidir.
Bu nedenle, “her test öğesi grubundan analitik amaçlar için bir numunenin saklanması gerektiği” gerekliliği, yorumlama ve uygulama açısından önemli sorunlar oluşturuyor gibi görünmeyecektir.
Bu bağlamda hala iki nokta tartışılabilir. Birincisi, örneklemin potansiyel kullanımı ile ilgilidir, ikincisi ise yorumlama meselesi olarak görülebilir. Potansiyel olarak önemli olan üçüncü bir nokta, Bölüm 2.6’da ele alınmış ve GLP İlkelerinde nitelendirilmiştir, çünkü test öğesinin örneklerinin kısa süreli çalışmalar için saklanması gerekmez.
Yukarıda bahsedilen paragrafta yer alan GLP İlkeleri, bu numunenin “analitik amaçlar için” saklanması gerektiği anlamında, bu yedek numunenin olası kullanımlarını halihazırda kısıtlamaktadır. Bu nedenle, çok büyük bir numuneyi tutmaya gerek yoktur, örn. Çalışmanın tam olarak tekrarlanmasına izin veren bir boyutta. Öte yandan, örneklem büyüklüğü çoklu analize izin verecek şekilde seçilmelidir.
Bir çalışma sırasında rafine bir analitik metodolojinin geliştirilmesinin, test öğesinin önceki partilerinde ölçülmeyen, bir safsızlık veya ayrışma ürününün saptanmasına ve ölçülmesine izin verdiği bir durum hayal edilebilir. Böyle bir durumda, partiler arasında test öğesi kalitesinin karşılaştırılabilirliğini doğrulamak için önceden kullanılmış bir serinin analizini yapmak gerekli olabilir.
Bu, farmasötik bir maddenin geliştirilmesinin seyrinde çok önemli bir husus olabilir, eğer geliştirmenin daha sonraki bir aşamasında böyle bir safsızlık>% 0,15’lik bir konsantrasyonda mevcut olacak şekilde tespit edilirse, çünkü bu durumda, ilgili safsızlık “nitelikli” olması, yani güvenliğine göre karakterize edilmesi gerekir.
Daha önceki toksikoloji çalışmalarında kullanılmış olan bu maddenin partilerinin de benzer seviyelerde bu safsızlığı içerdiği kanıtlanamazsa, o zaman güvenlik çalışmalarının bir kısmı veya tamamı potansiyel olarak tekrarlanacaktır.