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.
Tez Danışmanlığı Nedir?
Kullanılan test sistemine bağlı olarak, yeterli bir çevre kontrol sisteminin mevcudiyetinin dikkate alınması gerektiği mantıklıdır. Bu tür kontroller aşağıdakileri sağlamalıdır: hayvan odaları, yeterli aydınlatma ve fotoperiyot koşulları ve hayvanların standart ve iyi tanımlanmış koşullar altında tutulması için yeterli havalandırma sistemi içindir.
Öte yandan, bir saha çalışmasında standartlaştırılmış koşulların sürdürülmesinde sorunlar olabilir, çünkü kullanılacak tesisler, örn. tank karışımlarının hazırlanması için çevresel olarak kontrol edilemeyebilir. Test tesisleri ile ilgili birçok yönden çok daha spesifik olan ABD EPA düzenlemeleri, “Kontrollü bir kapalı ortamda bulunmayan test tesislerinin çalışmaların düzgün yürütülmesini kolaylaştırmak için uygun konumda olması gerektiğini” belirterek bu sorunu ele almaktadır.
Bu, ör. sıcaklığa duyarlı test parçaları veya prosedürleri durumunda, ilgili odaların binanın en güneşli köşesine yerleştirilmek yerine gün ortası güneşinden uzak olacak şekilde konumlandırılması avantajlı olacaktır. Bu nedenle, test tesisinin odaları ile birlikte yerleşim planı ve daha sonraki varış yerleri, tesisin GLP uyumluluğunu bu şekilde değerlendirmek için önemli olabilir.
Bu gereksinimlerin uygulanması için daha fazla örnek vardır: Bir çalışma analitik prosedürleri içeriyorsa, tesisin elektrik kesintileri veya arızaları için yeterli provizyonları olan yeterli bir güç kaynağına sahip olması gerekir.
Tez danışmanlığı
Tez danışmanlığı ücreti
En iyi tez danışmanlık
Tez danışmanlığı Nedir
Tez danışmanının görevleri
Tez danışmanı kavga
İkinci tez danışmanı
Tez danışmanlığı YÖNETMELİĞİ
Hayvan odalarının iklimlendirme sistemi için de aynı hükümler alınmalıdır. Bir test tesisinin BT sisteminin de bu tür olaylara karşı korunması gerektiği açıktır. Ayrıca, test sistemlerini, ekipmanı ve teknisyenleri zararlı veya aşındırıcı gazlardan ve uçucu çözücülerden korumak için yeterli bir havalandırma sistemine ihtiyaç duyulacaktır.
İn vitro test sistemleri alanında, hücre hatlarını derin dondurulmuş bir aşamada depolamak için kullanılan tesisler (yani kaplar) için bir gözetim sistemi, sıvı nitrojen seviyesinin kritik minimum seviyenin altına düşmemesini sağlamalıdır.
Daha birçok örnek verilebilir ve tesisin ve yapısının uygunluğu, çalışmada kullanılacak terazinin yerleştirildiği küçük masaya kadar takip edilebilir: Bu masanın sağlam ayakları ve özel, titreşime dayanıklı bir eki var mı? Gerçekten “rahatsızlığı en aza indirmek” için mi, yoksa odaya birisi her girdiğinde, hatta tartımı yapan kişinin nefesi ile tartım bozulacak mı?
Bu genel gerekliliklerden bir diğeri, “her çalışmanın uygun şekilde yürütülmesini sağlamak için farklı faaliyetlerin yeterli derecede ayrılması” gerektiğidir. Ancak bu başarılırsa, çeşitli faaliyetlerin birbirini ve test sisteminin kendisini engellemeyeceği şekilde bir çalışma yürütülebilir.
Bu nedenle, öngörülen sadece farklı çalışmaların ayrılması değil (ki bu, daha sonra değineceğimiz önemli bir yöndür), test sistemi ve dolayısıyla üzerinde olumsuz etkiye sahip olabilecek herhangi bir işlev veya faaliyettir. çalışmanın bütünlüğü bu tür diğer faaliyetlerden veya işlevlerden ayrı yapılmalıdır.
Örneğin, yüksek düzeyde gürültüyle bağlantılı faaliyetler vardır. Hayvan kafeslerinin yıkanması veya yemin peletlenmesi, bu faaliyetlerin barınaklarının içinde veya yakınında yapılması halinde hayvanları kesinlikle rahatsız edecek faaliyetlerdir.
Tesisler için genel hükümler ile ilgili olarak, sadece test sistemi için olan tesislerin değil, aynı zamanda bakım için gerekli malzemelerin temininden başlayarak test tesisi ve çalışma lojistiği ile ilgili tesislerin de dikkat gerektirdiğine dikkat etmek önemlidir. Test sistemleri ve atıkların nihai bertarafına kadar geçen süreç dikkate alınmalıdır.
Bitki test sistemleri için hayvan yemi, hayvan yatağı veya toprak gibi malzemeler için yeterli miktarda tedarik her zaman mevcut olması gerektiğinden, yeterli depolama odaları veya alanları olmalıdır. Yine, bu odaların veya alanların, test sistemlerinde rahatsızlık veya istenmeyen etkilerden kaçınmak için test sistemlerini barındıran odalardan veya alanlardan ayrılması gerekir.
Depolama tesisleri ayrıca böcekler veya kemirgenlerin istilasına veya diğer çevresel etkilerle kontaminasyona karşı yeterli koruma sağlamalı ve kolay bozulan malzemelerin korunmasına, örn. çevre koşullarının kontrolünü sağlayarak.
Bu son durum, Gine domuzu yeminin saklama gereksinimi ile örneklendirilebilir: Bu hayvanların yeterli beslenmesini sağlamak için gereken C vitamini içeriğinin yüksek olması nedeniyle, besleyicilerini korumak için yemlerinin soğuk saklama koşulları altında tutulması gerekir. gerekli süre boyunca değer.
Malzeme akışının diğer ucunda, tesislerin her türlü atığın toplanması ve bertarafı için uygun hükümlere ihtiyacı vardır, örn. hayvan atıkları ve yeniden kullanım veya kontamine su, toprak veya diğer kullanılmış malzemeler. Bu tür atıklar hemen bertaraf edilemiyorsa, test tesisinden uygun nakliye prosedürleriyle kaldırılmadan önce bu tür atığın güvenli ve hijyenik depolanması için de hazırlık yapılmalıdır.
Güvenli elleçleme ve bertaraf için bu gerekliliklerin doğasında, test sistemlerinin bütünlüğü sorunu veya OECD İlkelerinin belirttiği gibi: “Atıkların taşınması ve bertarafı, bütünlüğü tehlikeye atmayacak şekilde yapılmalıdır.”
Test tesisi ile ilgili genel taleplerle ilgili olarak herhangi bir kılavuzda belirtilmeyen son bir nokta vardır. Bu nokta “düzenlilik” başlığı altında özetlenebilir. Düzenli ve düzenli bir şekilde tutulan bir oda, kaliteli bir iş yeri görünümü sağlamakla kalmaz, aynı zamanda bir çalışmanın gerekliliklerine uymayı çok daha kolay hale getirir.
Laboratuar tezgahı temiz ve kirli cam eşyalarla karıştırıldığında, etrafta yatan, bazıları kullanılan ve bazıları kullanılmayan aletler olduğunda, belirli bir faaliyet için gereken tüm materyalleri bulmak zorlaşır. Ayrıca, saha çalışmalarında kullanılacak püskürtme ekipmanı için çeşitli nozulların sanki daha sonra bir kovaya atılmış gibi tutulduğu bir yerde yapılan işe olan güveni de artırmayacaktır.
Bu nedenle düzenlilik, gerçekleştirilen işin kalitesine güven aşılamak ve istenen kalite standartlarına göre günlük faaliyetlerin gerçekleştirilmesini kolaylaştırmak gibi ikili bir işleve sahiptir. Son olarak, düzenlilik, bir uyum izleme denetiminden sağ çıkmayı kolaylaştırır, müfettiş tarafından belirli bir faaliyet performansı noktasında görüşülme stresi altında bile, teknisyen SOP’ların bulunduğu klasörü bir defada ve gerek kalmadan bulabilir.