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Zukunft und Computer

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 )

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Presentation Transcript

  1. Zukunft und Computer Michael Strasser Robin Molatte Bünyamin Kasalak Johannes Giarra

  2. Gliederung • Aufbau eines Computers • Quantencomputer • Mensch-Computer in der Zukunft

  3. Computer Michael Strasser

  4. Aufbau • Logische Gatter ( UND , NICHT , ODER , KOPIERE ) • Mathematische Grundfunktionen ausführbar (Add ; Sub ; Mul ; Div ) • Grundlage für komplexe Operationen

  5. Turing Maschine • Bestehend aus: • Speicherband, in Felder unterteilt • Lese-/ Schreibkopf • Rechenwerk

  6. Beispiel für eine Turing Maschine „Verdopple die Anzahl der Einsen, wobei ein Leersymbol in der Mitte stehen bleibt“ Anfangsbedingung: Der Schreibkopf befindet sich auf der ersten 1. Anfangszustand s1 Zahl 1 Endbedingungen: Endzustand s6

  7. Überführungsfunktion

  8. Arbeitsschritte Ausgabe = 101

  9. Vergleich Computer- Turing Maschine

  10. Inhalt • Einführung in die Quantenphysik • Anwendungen der Quantenmechanik • Ein Computer • Quantenalogrithmen • Praktischen Umsetzung • Ausblick

  11. Quantenmechanik Verschränkung: Superposition: Zeit unabhängige Reaktion zweier Teilchen Informationstragende Eigenschaften

  12. Übertragung von zwei Bits: Quantenmechanik Sender und Empfänger besitzen ein verschränktes Bit Sender misst 2 Bits Empfänger misst das verschränkte Bit

  13. Quantenmechanik Quantenkryptographie: Messung verändert das Signal und macht es somit unbrauchbar

  14. Ein Computer Quanten-Bits: • Zustände: • Register: n Qubits • Zwei Qubits: >0, >1, >2, >3 • Wahrscheinlichkeit: • Anordnung in Gattern

  15. Quantenalgorithmen f

  16. Praktische Umsetzung Ionenfalle: Kernspinresonanz: • Hochvakuum bei 0 Kelvin • Anregung durch LASER • Max. 10 Qubits

  17. Ausblick • Keine Ablösung des klassischen PC • Bisher keine Ansätze zum Erreichen der Praxistauglichkeit • Revolutionierung in Simulation- und Molekulartechnik • Egalisierung von Verschlüsselsungsverfahren

  18. Mensch-Computer in der Zukunft • In Zukunft engere Bindung zu Computern • Sogar Verschmelzung möglich • Schon heute begleiten uns Rechner (Ipod etc.)

  19. Wearables • Tragbare Computer • Brillen mit eingebautem Bildschirm (Privat Eye)

  20. Wearables überwachen Patienten • Bsp Diabetes - Computer überprüft und zeigt insulinwert an - Insulinpumpe verabreicht Insulin

  21. Augmented Reality • 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

  22. Exoscelette

  23. Wurde fürs Militär entwickelt • Übermenschliche Kraft • Muskeln werden durch Motoren unterstützt • Auch für Altersschwache Personen eine Chance

  24. Intelligente Ersatzteile (Neurobionik) • Myoelektrische Prothesen • Prothese wird durch „Willen“ bewegt • Signalaustausch Zwischen Nerven und Prothese • Fühlen möglich (heiß,kalt,feuscht,trocken …) • Steuerung der eigenen Beine (Roland Lew)

  25. Durch Verknüpfung Elektronik-Hirn vieles möglich • Gehörloses Hören • Sehen ohne Augen • Erweiterung der Sinnesgrenzen

  26. Wellenleiter

  27. Allgemeines • Übertragung von elektromagnetischen Wellen Anwendungsbereiche • Hochgeschwindigkeits Datenübertragung • Medizin • Messtechnik

  28. Geschichte der Glasfaser 1870 Lichtstrahl gezielt durch einen Wasserstrahl geschickt => Suche nach geeigneten Übertragungsmedien 1950 Erste Anwendung in der Medizin (Beleuchtung) 1960 Entwicklung des ersten Lasers => entsprechende Strahlungsleistung bzw. Strahlungsdicht 1965 ErstesLichtwellenleitersystem: Laserdiode -> Glasfaser -> Fotodiode

  29. 1966 Optimierung der Wellenleitertechnik durch Charles KuenKao, Willard Boyle und George E. Smith => 2009 Physik Nobelpreis • Stetige Weiterentwicklung 2009 Weltrekord: Strecke von 580 km wurde mit 320 Kanälen (je 114 Gbits/s) mit einer gesamt Bandbreite von 32 Tbit übertragen.

  30. Aufbau Glasfaser besteht aus zwei Teilen: • Kern: Glas mit hoher Brechzahl (n = 1,48; d = 100 µm) • Mantel: Glas niedrigerer Brechzahl (n = 1,46; d = 140µm) => Totalreflexion beim Übertritt von Kern zu Mantel

  31. Herstellung • 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

  32. Heutiger Anwendungsstand Realisierte Fernübertragungssysteme Glasfaser: 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

  33. Vorteile / Nachteile • Bruchgefahr bei zu großer Biegung • Empfindlich gegenüber mechanischer Belastung • Hoher technischer Aufwand • Hohe Übertragungsrate bei niedrigen Verlusten • Hohe Reichweite • Keine Beeinflussung durch nahe E/M –Felder • Wesentlich leichter und platzsparender als gewöhnliche Kupferkabel

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