书城童书影响中国学生的十万个为什么·辉煌科技2
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第3章 科学漫步(2)

美国南加利福尼亚大学研究人员设计出一种不寻常的装置,它无需人帮助就可以“拆开”任何一种建筑结构,将来可以让这样的机器人建造总面积为200平方米左右的单层住房,并且建造时间不超过1天。

从外表上看,这种机器人很像普通的起重机,建筑灰浆(目前使用混凝土)从由计算机控制的贮槽喷口进入,然后按照建筑师设计图的要求喷在相应的位置上。只有在准备好框架之后,“智能”机器人才会用混凝土填满它,第一阶段机器人先建成空心垂直墙,一层接一层地喷出几百层薄薄的混凝土,用固定在喷口旁边的两块刮泥刀压平混凝土层,接下来再建成圆顶形屋顶。

机器人建造的第一栋住房将会在2005年出现。

智能计算机是什么样的?

计算机经历了从第一代电子管计算机到第二代晶体管计算机,从第三代集成电路计算机到第四代大规模集成电路计算机的历程。目前,我们广泛使用的计算机基本上属于第四代。近年来,不少国家正在研究第五代计算机,也就是所谓的智能计算机。

智能计算机究竟是什么样的呢一些计算机专家已经向我们描绘了美好的前景。这种智能计算机不仅会学习,会思考,会推理,能听懂话,能认识字,必要时甚至会自己编排新的工作程序。要使计算机实现“人工智能化”,就要求计算机具有一定的知识结构,具有高速度运算处理能力。计算机能够通过看、听、嗅(xiù)接受外界的各种信号,利用程序进行判断、推理、思考、及时作出正确的选择。在原有程序不够用时,计算机能自己编制一定的程序继续工作。也就是说,在某种程度上像人一样。

如果智能计算机真的能诞生,到时候又会给人类社会带来翻天覆地的变化。

可以把电脑穿在身上吗?

未来数字化服装的质料,可能是有计算能力的灯芯绒、有记忆能力的平纹细纱布和太阳能丝绸,人们不必再携带手提电脑,而是把它穿在身上。这事尽管听起来不可思议,但人们其实早已开始把越来越多的计算和通信设备穿载在身上了。

由此看来,戴在手腕上的一体化电视、电脑和电话,将不再是“蝙蝠侠”的专利了。

电话是谁发明的?

电话的发明人是从英国移居到美国的贝尔。当然在当时的技术革命浪潮中研究电话的人不只是贝尔一人,如德国人赖斯、美国人格雷都曾制作过电话机,但都没引起注意。贝尔看准了电话的应用前途,不顾别人说他是“疯子”,专心研究电话,终于在1875年6月试验成功了电话机。

打电话的声音愈高对方就愈能听得清楚吗?

不。因为以正常的话音打电话时,送话器中的振动薄膜振动得很协调、合拍,产生的话音电信号是在正常范围内。如果高声打电话,作用到送话器中振动薄膜上的声压超过一定限度,所产生的话音电流超出了正常电话机送出的范围,此时的话音信号会产生变形,对方听到的声音不但没有增大反而失真。

卫星电话是怎么回事?

卫星电话是一种新型的通迅工具,使用卫星电话要通过同步通信卫星,还要有卫星通信地面站。同步通信卫星有3颗,分别相对静止在太平洋、大西洋和赤道地区35770千米高空中。3颗通信卫星发射的无线电波,覆盖了整个地球表面。地面上几乎所有地区的卫星通信地面站都能接收到。

在卫星通信地面站中,有发送设备和接收设备,还有巨大的碟形天线。发送设备的作用是把电话、电报、数据、图像等各种信息,“载”在无线电波上,通过地面天线发送到通信卫星上去,接收设备的作用是将天线接收到通信卫星发射的各种信息从电波里分离出来。

通过通信卫星和两地的卫星地面站,就可以接通地球上任意两地间的卫星电话。两地的卫星地面站,都与当地的市内电话局连接,这样,在任何地方打卫星电话,就像在市内打电话一样方便。

为什么说GPS系统是新型的指南针

GPS系统的全称是全球卫星定位系统,它是美国开发的一种太空无线电导航系统。它可以在全世界的任何一个角落为GPS用户提供极高精度的位置,速度和时间信息。

GPS系统由空间部分、地面部分和用户部分3大部分组成。空间部分是GPS系统的主体,它由24颗卫星在近地轨道上组成了一个卫星网,每颗卫星都不断向地面传回表示位置和时间的信号。地面部分由一个中心监测站、5个地面监控站和一个数据发送站组成。地面部分的主要工作是监测、控制卫星的工作。用户需要拥有一个GPS接收器才能使用GPS系统。GPS接收器的体积只有巴掌大小,携带方便,定位精度可以达到10米以内。

美国军队已把GPS接收器列为标准装备,1995年,一位美国飞行员驾驶飞机在前南斯拉夫地区上空执行北约禁飞区计划时,被地对空导弹击落,飞行员被迫跳伞逃生。6天后由于他随身携带的GPS系统准确提供了他所在的方位,飞行员奇迹般地被营救人员救出。

现在,GPS系统已经提供民用服务,精度在100米左右。它可以为飞机、轮船提供时空信息,帮助登山运动员和出租车司机确定方位。过不了多久,人们出门旅行的时候,也可以用上这种新型的“指南针”了。

手机为什么能远距离通讯?

手机的学名叫移动电话,是一种很便捷的通讯工具,目前在我国已经相当普及。

手机的通话原理是这样的:用户所拨的号码信号经过一定的转换,变成具有统一格式的信号,然后通过无线电波发射出去。当附近的基站接到信号,经过一定的处理,又将信号还原,通过基站的其他通讯设备,接通对方的电话。如果对方是固定电话,那么信号要通过市内长途电话程控交换机,与有线电话网相通;如果对方也是移动电话,那么基站将接到的信号转发到其他基站,所有的基站将你的信号转发一次。只要对方在某一基站无线电波覆盖范围内,双方就可以通电话了。

移动电话的每个基站采用全方位天线,它的服务半径约是10千米。因此,要使移动电话通讯服务面积大,就得每隔一定范围设一个基站。只要基站分布合理,不出现盲区,并通过程控有线电话网,甚至通过卫星,移动电话就能把电话信号传送到很远的地方。

为什么在飞机上不能使用移动电话?

飞机在空中沿着规定的航线飞行,整个过程都要受地面航空管理人员的控制和指挥,所有通信、导航设备都是利用无线电波工作的。移动电话也是靠无线电波传递信息的。如果两者的频率接近,就会产生干扰,严重时,会使飞机的导航系统、自动操纵系统产生错误操作。

为什么在地铁里也能接听移动电话?

移动通信公司为了改善服务,消除地铁的信号肓区,在地铁车站和地铁列车行进的沿线,敷设了引导电磁波传输的导波线。这种导波线实际上是一条开放式电缆,它把地面上的无线电波引下来,在地底下辐射出去,使移动电话和寻呼机都能正常工作。

第三代移动电话会怎样?

在不久的将来,第三代移动电话即将诞生,这就是可视移动电话。它具有每秒钟处理200万比特数据的能力,而现行的GSM系统每秒钟只能处理9600比特的数据。

可视移动电话小巧的机壳内,安装着一个高清晰度的彩色显示屏和摄像头。这种移动电话除了能拨打可视电话和上网外,还能供用户收看电视节目,召开电视会议,而且,通过红外线等连接方式,可以和信息家电或办公电脑进行数据交换。

什么是数字录音机?

我们平常见到的录音机是使用磁带录音的,录音时间较短。新型的数字式录音机是使用电脑软盘存储录音的,录音时间可以长达十几个小时。

这种数字式录音机采用高压缩率的DSS格式声音压缩技术,DSS格式在录制相同音质的音乐数据时,可将音乐数据容量压缩到只有原来的1/20。它还可以与电脑连接,录制来自因特网的声音文件,例如歌曲。

电视是怎么发明的?

电视的发明者是1888年出生于法国的贝尔德,他是一个爱幻想、富有激情的年轻人。尽管他出身贫寒,资金短缺,但他还是着魔似的迷上了电视发明。

他动手建造了一架构造简单的摄像机,又建造了一个接收机,设计出一套原始的机械装置,用以扫描物体然后投射出物体的图像。

1925年10月2日,贝尔德在伦敦一间顶楼的临时实验室里,用摄像机扫描了一个木偶的头部。他欣喜地发现,木偶的头部被闪烁不定地复制在他安置于另一间屋子的荧屏上。于是,他飞快地跑出实验室,临时雇了一个小伙计坐在他的摄像机前,重复他的实验。

这位名叫威廉·泰因顿的年轻的小伙子,幸运地成为历史上第一个出现在电视机上的人。

贝尔德向外界公开展示了他的发明。此后,他不断地对系统进行了一次次的改造。1924年,美国人斯福罗金发明了电子显像管。1936年,英国广播公司开始播送全世界最早的公共电视节目。从此,电视走进了人们的生活,它为人们打开了一个了解世界的全新窗口,为人们增添了无穷的乐趣。显像管是电视机的主要部件,但最初的电视机却没有显像管,它是后来才发明的。

我们通常说电视是25寸、34寸,是根据显像管的对角线的英寸长度来说的。实际上,这是一种通俗的说话,我国电视机的尺寸已采用公制,电视的25寸、34寸的正确说法,应该是50厘米、80厘米。

数字电视都有哪些功能?

高清晰度数字电视是数字信号处理、大规模集成电路制造、计算机等领域的多项高科技成果的结晶,是继黑白电视、彩色电视之后的第3代电视。数字电视不仅是指我们一般人家中的电视接收机,而是包含了从发送、传输到接收的全过程。

由电视台送出的图像及声音信号,经数字压缩和数字调制后,形成数字电视信号,经过空中无线方式或电缆有线方式传送,由数字电视接收机接收后,通过数字解调和数字视音频解码处理还原出原来的图像及伴音。电视节目从摄制、编辑、播送、传输、接收到显示的全过程均采用全数字化的技术处理,因此,信号在整个过程中的损失比起模拟电视大大减少,接收到的电视节目质量可以达到与演播现场一样的水平。

数字电视是电视技术的革命性突破,它应用了计算机和信息技术,可以进行交互式的双向信息传输,赋(fù)予电视许多全新的功能,包括节目点播、浏览因特网、发送电子邮件、实现网上购物和网上银行等新业务,成为名副其实的信息家电。

为什么数码相机不用胶卷?

数码相机与普通相机一样,也是靠镜头、快门摄取景物,但感光的媒介不是涂满感光剂的底片,而是电子式的影像感测器。这个感测器直接把景物反射的光线转为数码信号,储存在专门的存储器里。所以,数码相机不用胶卷,而使用快闪储存卡。

由于数码相机拍摄的景物已变成数字化信息,因此数码相机可与电脑连通,利用图形处理软件修改,最后储存在电脑里,也可以用激光或喷墨打印机把照片打印出来。

遥控器为什么能遥控家用电器?

我们家里面的许多电器都有遥控装置,操作起来十分方便,遥控器究竟是如何工作的呢市场上目前应用最多的是红外线遥控器。红外线是一种波长极短的电磁波,它介于无线电波与可见光之间。红外线不能穿越砖瓦水泥砌筑的墙体。用红外线作遥控开关的媒介时,不会对邻居家的电器造成干扰。而且红外线比起声波、超声波、次声波和无线电波来,受到的干扰也少,工作起来安全可靠。

一般的遥控装置是由红外线发射器和接收器两部分组成。发射器包括调制器和红外发射管,一般与微型按键开头一起装在一个小盒子里,这个小盒子通常叫做遥控器。它能够对10米以内的家用电器进行遥控。调制器能够把键控开关的低频信号调制到红外光载波上。这样从红外发射器发射出来的红外光波中,就包含了遥控信号。红外接收器安装在电器的正面面板上,它包括接收管、抗干扰电路、解调器、开关控制器等。接收管实际上是一个光敏三极管,通过光电效应,将照射到它上面的红外光波转变成电信号。抗干扰电路能够鉴别和排除周围环境中的红外线干扰信号。解调器能够将被调制的红外光波中的低频控制信号解调出来,送到开关控制器,完成用户所要控制的功能。

为什么全自动洗衣机可以自动运行

全自动洗衣机通常是由控制器(主要由微处理器构成)、电机、进水阀(fá)、排水阀、水位开关、安全开关、电磁铁等部件组成,事先编制好的运行程序就安放在控制器里。全自动洗衣机自动运行的过程,其实就是控制器里的程序运行的过程。

马可尼为什么能发明“无线电通讯”?

在创造活动中,思维的独创性常常伴随人们走过每一步。即使是科学巨匠,一旦离开了思维的独创性,也会把自己禁锢在世俗的常规之中,远离创造的乐园。德国的赫兹是“电磁波的报春人”,他1888年成功地进行了电磁波的发生和接受实验,而当别人提出利用电磁波进行无线电通讯的设想时,他却一口否定了这种可能。可是事隔不到10年,物理学造诣(yì)远不及赫兹的马可尼却成功地发明了无线电通讯,并由此而获得了诺贝尔奖金。马可尼之所以能享此殊荣,完全出自于他思维的独创。

19岁时,生长在意大利的马可尼就听到了赫兹发现电磁波的消息,于是开始了对无线电通讯的研究。