Kompjuterat Fotonik

A keni degjuar ndonjehere per kete lloj kompjuterash??

Mendoj se jo pasi eshte teknologji qe eshte akoma eksperimentale por shum shpejt do te behet realitet. Sa po kalon koha dhe sa vjen po degjojme gjithmone e me shume po degjojme per shfrytezimin e drites per komunikim apo per regjistrim apo edhe ne mjeksi dhe ne shume fusha te tjera. Kjo pasi drita eshte shume e shpejte ka gjeresi bande pasi ka nje diapazon te gjere frekuencash nuk eshte e demshme dhe mund te mexhahohet me kosto te ulet. Pikerisht duhet te dijme qe drita perbehet nga fotone qe perfaqesojne energjine qe leshojne elektronet nga kalimi nga nivelet e eksituar ne nivelin baze. Te njejten metode pune ndjekin ne parim edhe lazerat.

Por kompjuterat cfar lidhje kane??

Kemi pare qe ne praktike qe tek fibrat optike kemi perdorimin e drites lazer per transmetimet e informacionit. Dhe nga kjo lindi dhe ideja ime pse mos te zevendesojme telat e bakrit ne qarqet elektronike apo edhe pjeset e tjera lidhese te kompjuterit me fibra. Nje ide tjeter do te ishte zevendesimi i hardisqeve magenetike me hardiqse optike dhe gjithashtu memoriet ram.

Po cfar te mire do te kishte dhe si eshte parimi i punes se ketyre kompjuterave .

Atehere normalisht dime se nese zevendesojme elektronet me fotone kemi nje shpejtesi deri ne 10 here me te madhe te trasmetimit te te dhenave . Problem i rendesishem i elektronikes qe ka te bej me nxehjen eliminohet. Dhe gjithashu kemi nje ulje te energjise elektrike qe do te duheshe per te aktivizuar keto kompjutera, pa folur pastaj per shuarje qe eshte mjaft e vogel dhe per nje gjeresi bande shume e shume me te gjere. Kocepti i punes qendron ne kalimin e drites infra te kuqe neper fibrat optike te instaluara ne kompjutera dhe gjithashtu gjenerimi i spektrit infra te kuq i cili del nga dioda lazer. Duhet te dime qe parimi i punes eshte pothuasje i njejte me kompjutarat e zakonshem ndryshimi i vete eshte se punojne me fotone dhe jo me me elektrone. Gjithashtu transistoret e sotem mund te zevendesohem me tranzistore optike qe jan zbuluar, rezistencat me analoget e tyre rezistencat optike. Po chipet?? Edhe per keto ka nje pergjigje pasi Inteli ka prodhuar chipet e para fotonike qe kane nje shpejtesi perpunimi prej 30gb/s. Kjo deri para se te kerkoja ne internet ishte thjesht nje ide e nje studenti te Inxhenjerise Fizike qe jam une, pasi ne shkolle studioj lasera dhe optike. Por mesa duket dikush e kishte menduar para meje dhe kishin investuar firma si Intel dhe Nasa per te nxjerre prototipet e pare laboratorik.

Ah me humbi nje mundesi per tu bere i famshem 😀 haha. Keto teknologji do te bejn nje revolucion ne boten e kompjuterave sic ben dhe fibrat optike ne transmetimin e te dhenave.

Fibrat optike.

Ne kete teme dua te pershkruaj pak se si funksionojne fibrat optike qe bejne pjese ne teknologjine me te re per trasmetimin e informacionit.
Kjo teknologji ka zevendesuar kabllot e ndryshem prej bakri duke pasur shum avantazhe.
Fibrat u futen ne tregun e sotem si pasoje e nevojes per te transmetuar informacionin me shpejtesi me te larte per te transmetuar me nje debit te larte (bit/rate) dhe me nje gjeresi brezi frekuencash shum me te madhe.

Keto te fundit mund te prodhohen lehtesisht dhe kane nje kosto shum me te lire.
Si peparsi e tyre eshte dhe fleksibiliteti dhe aftesia e madhe per te punuar edhe ne abjente ekstreme temperatura te larta dhe shum te ulta. Ndertimi i nje fibre eshte shume me i lehte nga ajo cmendojne njerezit ja nje fig ilustruese:

Fiber optike

Fiber optike

Kjo qe shihni eshte nje fiber ku ne qender kemi nje cilinder xhami ne te cilin behet dhe transmetimi i drites. Ne pjesen e jashtme ka perseri nje mbulim prap xhami por me nje koeficet perthyerje 1% me te madh se ai i cilindrit qendror.

Funksionimi i nje fibre.

Nje fiber optike transmeton me nje burim drite i cili mbart nje informacion. Parimi kryesor i punes se nje fibre optike eshte ligji i Snellit. Gjithashtu burimi duhet qe te krijoj ne fiber nje pasqyrim te plote te mbrendshem dhe kjo qe ndodh kur koeficenti i thyerjes se mjedisit te pare eshte me i vogel se ai i mjedisit te dyte qe eshte xhami, pra n1<n2 kur ky kusht plotesohet drita qe futet ne fiber fillon te pasqyrohet ne mynyre zigzage deri ne dalje te fibres. Ja nje fig qe e ilustron:

Nje faktor i rendesishem eshte dhe hapja numerike e fibres qe ka te bej me kendin me te vogel te mundshem qe lejon futjen e drites NA sa me e madhe te jete NA aq me shume e holle mund te projektohet nje fiber.

Burimi i drites.

Burimi i drites apo dhe mesazheri i informacionit te fibres mund te jete nje laser me nje gjatesi vale te caktuar dhe me nje frekuence te caktuar gjithashtu mund te perdoren edhe dioda led te cilat bejne te njejten gje por laserat jane me te mire ne fakt per te bere kete gje.

Llojet e fibrave optike:

Llojet e fibrave optike jane dy llojesh nga menyra e transmetimit te drites ne mbrendesi te tyre. Ato jane SIF (step-index fiber) dhe GIF (graduate index fiber). Ndryshimi midis tyre qendron pasi ne keto te parat e bejne transmetimin e drites ne menyre zigzage ndersa fibrat Gif e bejne kete gje ne menyre te lakuar . Fibrat Gif kane peparsi pasi sinjali i drites ne to ka nje gjeresi brezi frekuencash me te madhe dhe por dhe nje si pasoje nje gjatesi vale me te vogel dhe nuk rekomandohen ne largesi te medha pasi do ti duheshin shume perserites.

Fibrat Single Mode

Keto jane fibrat qe perdoren gjeresisht per largesi te medha dhe kane nje veti qe mund te transmetojne ne largesi te medha pa pasur nevoje per amplifikatore perserites

Fibrat Multi Mode

Perdoren ne raste te vecanta kur kemi largesi te vogla duam shpejtesi te medha dhe gjeresi brezi te madhe me debit te larte.

Fibrat ne pergjithesi mund te perdoren kudo ne telefoni ne transmetime video, audio dhe te dhena ne rastin e internetit etj.

Shum shpejt do te pergatis nje teme mbi burimet e sinjaleve te fibrave sic jane laserat.

Tranzistori, sqarimi per shume dogma keqkuptuese, dhe portat qe krijohen ne cirkuitet e kompiuterit.

————————_______________———————-____________________————————–
Kompiuteri eshte nje mashtrues i madh !! 😀
———————-__________________————————–____________________——————–

Me kete shprehje dua te them se ai kryen vertet shume pune, dhe zgjidh shume probleme te komplikuara duke na kursyer kohen dhe duke bere veprime qe ne nuk do te arrinim kurre ti benim ne nje hark kohor te perbashket.
Por ne realitet llogjika mbi te cilen eshte ndertuar kompiuteri eshte shume e thjesht, gje qe me ben te them shprehjen e mesiperme qe normalisht eshte pakuptim ne aspektin nese nuk kuptojm (me falni per lojen e fjaleve) nentekstin qe  bart.
Pra ne shikojm se sa LLOGJIK eshte nje kompiuter, dhe se sa te komplikuara jane ndonjehere veprimet e jashtme qe ne kerkojm te bejm duke shkruajtur nje algoritem ..
Por ne realitet a eshte kaq i komplikuar ne brendesi te tij?
Normalisht po ta shohim nga jashte (brendesine e tij, cirkuitet motherboardin etj) eshte vertet nje kaos per nje sy pa eksperienc.
Dhe perveç te tjerash ne tek ai shohim dhe cirkuitet e ndryshme, ne te cilat rrjedhin fuqite e impulset elektrike [eshte gabim te thuhet se ne cirkuite rrjedh rryma elektrike pasi tek njeriu psh rrjedh gjaku dhe jo rryma e gjakut] te quajtura bit tamam siç rrjedh gjaku ne venat e njeriut.
Ne kete rast, ne do te studjojm “nyjet e venave” te kompiuterit.
Pra ato pjese te tij qe alternojn fuqine e impulsit elektrik qe mund ta bejn te jete 0, dhe mund ta bejn te jete 1 ose me sakt mund te bejn qe te jete  3-5v ose me i vogel se 0-3v (volt).
Per me shume info rreth bit, sistemit binar dhe informacioneve se si perkthehet kodi yne ne impulse elektrike drejtojuni kesaj teme:
http://albanianwizard.org/2008/12/binary-bit-te-verteta-dhe-sekrete/

Siç e dime, kompiuteri perbehet nga shume chip-e, ose silicon chip, ose me Cirkuitet e integruara (versionet e evoluara) qe perbehen nga shume shume shume tranzistore te cilet nuk jane asgje tjeter vetem se nje diode e evoluar.[biploare + nje terminal kontrolli (gjithsej 3)]
Llogjika ne te cilen “mendon” nje kompiuter eshte llogjika boleane (do trajtohet here tjeter) e ideuar ne 1800 (George Boole) dhe nese ajo kombinohet mund te arrij vertet nje fuqi, fuqi te cilen e njohim sot me ane te kompiuterit.
Le te shohim se si rrodhen ngjarjet ne kete zhvillim dhe ku gjendemi sot.
Nje veshtrim historik.
Ne fillim erdhen diodat (1874 nga shkencetaret gjerman)
Pastaj erdhen tranzistoret. (1947, Walter Brattain [ne realitet me heret, 1925 kanada]
Pastaj erdhen cirkuitet (chip-e) e integruara  (i pari qe punoi ne rregull 1958) te cilat permbajn ne vetvete shume dioda dhe tranzistor.
Me vone erdhen dhe mikroproçesoret qe qe ne brendesi te tyre permbajn shume cirkuite te integruara A,A ,A ,A ,A!!!

GABIM!
Ky eshte nje gabim shume i zakonshem, pasi ata qe e bejn kete gabim nuk kane studiuar mire se si jane perbere keta komponent per te cilet thjesht po i permendim per temen tone.
Pjesa me e rendesishme e cirkuitit te integruara eshte  mikroproçesori i cili  i jep memorje cirkuitit te integruar per te  kryer veprime llogjike te drejtuara nga njesia e kontrollit qe gjendet ne proçesor (kujdes thashe proçesor jo mikroproçesor).
Per te mos u shperndare shume, cirkuitet e integruara jane njesi llogjike dhe sot ç’do paisje elektronike ka nje te tille ne brendesi te tij, por keto cirkuite erdhen gjithmon e duke u permirsuar dhe sillnin gjenerata te reja duke perfshire keshtu me ç’do gjenerate te re nga nje veçori te re dhe me shume tranzistor te perfshire brenda saj.
Gjenerata e pare ishin (SSI) ose SSIC (Small Scale Integrated Circuits) me me pak se 100 tranzistor, MSIc me 100-1000 tranzistor,
Gjerata e dyte erdhi me (LSI): 1000 deri 10000 tranzistore dhe VLSI 10000 – 1.000.000 tranzistore ULSI me mbi 1 milion permend ketu INTEL.
Nese mund te themi gjenerata e trete atehere mund te permendim WSI 3D-IC ..Te gjitha keto paisje elektronike nuk bejn asgje tjeter perveç se, menaxhojn (drejtojn, kontrollojn, alternojn) kete fluks elektrik , pjesezat e te cilit per nje perceptim me te mire ne u kemi vene emrin BIT ne baze te nje LLOGJIKE te cilen do e shohim ne vazhdim.Ne pamje te pare, kemi disa tranzistore:



Bukur, ç’fare eshte dhe ç’fare ben nje tranzistor?
Nuk dua te bej gabimet trashanike qe behen kur shpjegohen keto komponent hardware keshtu qe po jap perkufizimin e te dy grupeve, atyre klasik dhe atyre modern.
Normalisht ndahen ne shume lloje, po po perpiqemi ti permbledhim.
Tradicionalisht e njohim si “paisje elektronike baze” e cila eshte e afte te ndryshoje rrymen elektrike (per ta rritur ose per ta ulur) dhe perbehet nga 3 terminale ku njeri perçon apo dergon, tjetri merr dhe njeri eshte baze.
Tani le te “pastrojm” indoktrinimet tona me terminologjine qe na jepet dhe shpjegimet cinike do i quaja.
Siç e dime tranzistori eshte nje gjysemperçues dhe ne dhe ne na eshte thene “e perçon rrymen” dhe “nuk e perçon rrymen”, e “perçon rrymen mire”, dhe “nuk e perçon rrymen mire”..
A nuk na eshte thene keshtu?
A nuk na kane mesuar keshtu?
Pra tamam si keqkuptimi i “kalojn impulset elektrike”.
Kur themi “perçojn rrymen mire” rryma trajtohet ketu si diçka qe kalon tek ky perçues por sikur kalon treni tallashit tek stacioni i tij.
Por a eshte realiteti se kjo rryme eshte nje mase qe kalon nga nje perçues tek tjetri?
Normalisht qe nuk eshte ashtu !!
Fizikantet perdorin termin “oqeani i metaleve me elektrone”.
Kete fuqi rryme nuk e perbejn asgje tjeter perveç se elektronet te cilat nuk vijn nga perçuesi ne perçues, ose nga gjysmeperçuesi ne gjysemperçues pasi ne kete rast nese ne nje metal do te kalonte rryma atehere metali do te boshatisej nga elektronet dhe ne te nuk do te kishte mundesi te kalohej me rryme.
Po ne kete rast ç’fare termi do te na thoni apo “ngeli bosh”?
Pra elektronet gjenden tek metali pasi metali eshte i perber nga atomet, molekulat, ka numer atomik etj.
Tjeter, tranzistori pra eshte bere pikerisht per te pasur aftesine e kontrollimit te kesaj fuqie te cilen e kalon (nuk po me vjen ne mendje nje folje e pershtatshme pasi e shtyn do ishte gabim) ne nje drejtim te caktuar me ane te fushave te tensionit.
Bukur, deri ketu e sqaruam.
Te shohim pak se si punon nje tranzistor.
Thame se eshte nje postobllok, i cili ne saje te fushave te tensionit lejon qe “elektronet te ngacmohen” dhe te behen perçues te fuqise se rrymes elektrike.
Ja nje pamje banale per kuptimin e kesaj qe thashe:

Shume mire.
Krijohet pyetja se si tranzistori mund te krijoj porta?
Dhe me shume, si mund te permbaj instruksione?
Sipas Intel tranzistori eshte ne gjendje te:

Dhe per te pare nga fillimi deri ne fund nje tranzistor nga i fikur ne i ndezur jeni te lutur te vizitoni linkun e meposhtem:
http://www.intel.com/education/transworks/flat7.htm
Pra ne baze alterimeve qe eshte ne gjendje ti beje fuqise se rrymes elektrike ne saje te fushave te tensionit, eshte ne gjendje te na japi nje 0 apo ne 1, ne fjale te tjera te paraqisi nje shkronje, nje fjale, nje fjali, nje numer, dhe te kryej operacionet baze si ato te mbledhjes , zbritjes , pjestimit, shumezimit etj te cilat kryhen me ane te portave te cilat do i shohim ne vazhdim.
Po rendisim 7 porta te thjeshta me ane te te cilave njesia e kontrollit mund te dalloj nje instruksion AND nga nje instruksion OR e keshtu me rradhe.
1.Ajo qe NUK eshte port, pra NOT port
Kjo port nese merr nje fuqi elektrike nga 3-5 volt e kthen ate ne nje fuqi nga 0-3 pra nese merr “1”-sh e kthen ne “0”..
Po quajm me A ato qe hyjn tek kjo port, dhe po quajm me R rezultatin qe del prej saj dhe ne baze te kesaj kemi:
A R
1  0
0  1
{s’ja them per design :( }

Vazhdojm me
2.Porta AND (DHE)
A     B R
0     0     0
0     1     0

1     0     0    (nese A = 1
DHE B = 0 atehere R = 0)
1     1     13.Porta OR (OSE)  (eshte porta 2 e kthyer permbys)
Me poshte do te shohim kombinimin e Portave OR (OSE) , AND (DHE) me porten NO (jo) port.
A     B R
0     0     0
0     1     1
1     0     1
1     1     1    (nese A = 1
OSE B = 1 atehere R = 1)

[4 dhe 5 ]Porta NAND Dhe NOR, pra ne shqip JODHE | JOOSE
Nje paraqitje grafike do te ishte:

NAND                                             NOR
A     B R A     B R
0     0     1                                    0     0     1
0     1     1                                    0     1     0
1     0     1                                    1     0     0
1     1     0                                    1     1     0

6.Porta XOR [hidhini nje sy kapitullit te logjikes tek matematika, eshte e njejta gje, pra i njejti veprim xor :) ]
A     B R
0     0     0
0     1     1 (nese A ose B eshte 1 por jo te dyja atehere R = 1)
1     0     1 (nese A ose B eshte 1 por jo te dyja atehere R = 1)
1     1     0

7.Porta XNOR  (bashkim midis portave JO dhe OR (NOR) me ose pra X)
A     B R
0     0     1
0     1     0
1     0     0
1     1     1

____________________—————————-_______________________———————————_______________

Shpresoj se ne fund te ketij leksioni, paper, quajeni si te doni te keni mesuar se ç’fare jane tranzistoret, si punojn, Si punon kompiuteri, dhe me e rendesishmja se ç’fare eshte se te gjitha keto aparate qe permendem sherbejn vetem per menxhimin e fuqise se rrymes elektrike , menaxhim te cilin e ben njesia e kontrollit (te cilin imagjinojeni si nje dirigjent) kurse orkestra ne kete rast eshte cirkuiti i integruar, tranzistori, dhe te gjith komponentet e tjere te cilet i kemi lene pa permendur.
——————————__________________________————————————————__________________________

Materiali si te gjith materialet e tjera mund te shperndahet veten duke respektuar Liçencen Creative Commons 3.0

Display holografik (ekrani ne ajer)

Ketu dua tju tregoj ekranin e se ardhmes, ato ekrane pa monitor fare, ku imazhi shihet ne ajer dhe mund te komandohet me prekje + imazh 3d. Shihni kete video te nje paisje te realizuar nga nje grup research dhe do te mendoni qe ato qe po shohim neper filma po kthehen dita dites ne realitet….

httpv://www.youtube.com/watch?v=XOSx7v87JCA

Valet ne TeraHertz

Dime se te gjitha valet e qe njohim deri me sot zoterojne nje frekuence te caktuar e cila varion nga disa hertz deri ne disa Ghz ato te stimuluara nga vete njeriu. Tani eshte zbuluar nje frekuence ne Thz(1 Terahz=1000Gigahz) e cila ndodhet midis spektrit te shikueshem dhe te drites infra te kuqe. Keto kane aftesi dhe karaketeristika te ndryshojne levizjen rrotulluese te elektroneve duke me fuqi te vogel te njejte me ate qe zoteron vete elektroni. Pra nje fuqi e vogel e vene ne nje shpejtesi te njejte me ate te levizjes se nje elektroni te caktuar do te sillte nje marrje imazhi shum te sakte me depertim me te larte se rrezet x dhe pa pasoje negative per njeriun pasi fuqia e ketyre valeve eshte e njejte me ate te vet materies. Kjo metodike e re mund te praktikohet ne mjeksi ne diagnotizimin e semundjeve kanceroze, deri te tumoret me te vogla, mund te perdoret ne sistemet e sigurise per te kontrolle te imtesishme, mund te instalohen kamera sigurie qe mund te shohin se cfar ka nje person me vete … etj . Me kete menyre mund te kapen shperndaresit e droges apo te dikush qe mban nje pistolet me vete pa leje. Mos flasim per privacy pastaj se me daljen e ketyre paisjeve me cmime komerciale mendoni vete se sa e lehte do te jete me u kontrolluar ne cdo cep qe te jesh..

Per me shume te dhena shihni kete blog:

http://www.thznetwork.org

Grafite LASER

httpv://www.youtube.com/watch?v=DKbtTPYZEig

Shihni sec mund te behet me nje laser, nje kamer, nje kompjuter dhe nje projektor.

Ja pjeset qe jane perdorur:

1 PC Laptop – ASUS A8JS – Core 2 Duo 1.83 Ghz 1GB Ram Nvideo Geforce Go 7300 256MB – VGA and DVI out.
1 Pansonic PTD5600U 5000 ANSI Lumens 1024×768 DLP Projector.
1 Watec 221S Security/Astrononmy Camera with manual iris zoom lens.
1 Bogen magic arm and super clamp.
1 Pinnacle PCTV USB capture card.
1 60mW Green Laser (super illegal ne shum shtete)
dhe shum shum AAA bateri.

Ja dhe source codi i programit qe perdoret per te bere kete gje:

http://openframeworks.cc/lasertag/LaserTag2002TigerLeopard.zip

E bukur apo jo?

TEMPEST (Top-Secret)

TEMPEST
Mendoj se ja vlen te trajtoj kete teme pasi eshte dicka me interes per blogun tone ku
jemi munduar dhe do te mundohemi te qe te bejme postime te cilat jane te vecanta dhe
trajtojne tema pse dhe jo TOP-SECRET sic eshte dhe projekti TEMPEST i zhvilluar nga qeveria
amerikane dhe nga ushtria per pergjimin e paisjeve te ndryshme elektronike.
Atehere te gjithe dime qe cdo trup qe eshte i ngarkuar elektrikisht dhe leviz krijon nje
fushe elektro-magenetike. Keshtu edhe nje elektron qe eshte nje grimce e ngarkuar apo dhe
nje jon duke levizur krijojne ate qe quhet fushe elektro-magnetike. Ja marrim nje monitor
te thjeshte i cili ka tubin e tij katodik nga i cili leshohen tufa elektronesh horizontalisht
dhe vertikalisht sipas nje clock te caktuar ne kete rast tufat e elektroneve krijojne pikerisht
ate qe quhet fushe elektro-magnetike e cila nese kapet nga nje antene e caktuar me nje frekuence
te caktuar normalisht mund te shfaqi ne nje monitor tjeter pamjen e monitorit te pare. Pra duke
ditur qe vala elektromangetike e nje monitori shkon deri ne 100 metra afersisht me ane te nje antene
dhe nje amplifikatori mund te perforcojme sinjalin dhe mund te shohim se cfar shikon komshiu
jone ne monitorin e tij 100 metra larg pa bere asnje lidhje tjeter. Sherbimet informative amerikane
e kane zhvilluar programin tempest edhe per sisteme te tjetere elektronike sic jane rrjetet e
celulareve gsm etj.. imagjinoni vete se sa lehte mund te pergjohemi.
Neve mund ta bejme nje sistem te tille pergjimi edhe vete duke blere disa paisje qe mund te
shkojne ne nje kosto prej 2000$ por rrezja e kapjes mund te shkoj deri ne 20-30 metra.
Me pak fjale privacy nuk ka :(…
Ja dhe dy fotografi te bera nga nje kerkues italian (Flavio Bernadotti):
Fotoja orgjinale
foto e marre nga marresi

ketu keni dhe nje program qe krijon vale elektro-mangnetike nga nje file i thjeshte mp3 duke
shfrytezuar karten Vga, nese vendosni afer monitorit nje radio dhe kerkoni frekuencen do te
degjoni mp3 tek radio-ja interesate apo jo :))
ja linku:
http://www.erikyyy.de/tempest/

Tani dua tju tregoj dicka akoma me interesante ..
I njejti sistem i pergjimit apo i marrjes se te dhenave nepermjet tempset mund te realizohet
edhe me ane te led-ve dhe thjeshta apo dritave te paisjeve elektronike, dhe kjo quhet optical
tempest. Atehere keni pare dritat e ruoterave apo switch-ave te ndryshem qe pulsojne apo jo,
atehere dua tju them se keto drita pulsojne sipas te dhenave qe kalojne ne keto paisje ne kete
menyre mendohet se me anen e ketyre mund te pergjohen lehtesisht edhe keto paisje arsyeja eshte
e thjeshte pasi edhe keto drita leshojne ato qe quhen fotone (eletrone te eksituara te dala nga atomi) qe jane grimca me elektricitet..
Ja nje material:
http://portal.acm.org/citation.cfm?doid=545186.545189

Tani po mendoni se nuk ka kufij per diturine … apo jo