ШУМ-НЕШУМ

Опубликовано 18.10.2018
Станислав Ордин   |   просмотров - 126,   комментариев - 0

К шуму можно отнести всё, что накладывается на регистрируемый сигнал. А регистрируемые сигналы сами бывают разные – от обычно используемых в измерительных методиках электронных до информационных. Причём в бизнес-обществе, заражённом дезинформацией настолько, что даже на работе компьютеров сказывается, информационные шумы являются чуть ли не определяющими поведение граждан государств.

Определяющими, т.к. этот хаос является наложением многих закономерностей, скрытых и скрываемых от глаз обывателя, которому подсовывают вместо истинной картины интерпретацию происходящего, выгодную группе лиц, чему классическим примером стала перестройка.

Определяющими, т.к. без осознания истинной картины происходящего обыватель уподобляется принципиально неразличимой частице, и как те же хаотически блуждающие электроны в полупроводнике, будет дрейфовать в том направлении, куда тянет приложенное внешнее поле.

Вот почему даже в обыденной жизни важно уметь в шумовом хаосе «видеть» закономерные (иногда тянущие и в пропасть) компоненты, что, в принципе, мы все умеем делать даже без приборов, выделяя, скажем, именно интересующую нас речь из многоголосого разговора.

Печально, но шум проник и в научную среду, которая, по определению, должна заниматься поиском истинных закономерностей и построением истинных представлений о Природе и Обществе. И, как следствие, шум глубоко внедрился в само тело науки. Тем самым произошла подмена истинных представлений частными, нередко взаимоисключающими закономерностями. А так как мне приходят рассылки-предложения прислать статью или принять участие в каком-нибудь проекте по разным физическим и нефизическим тематикам, то начинать очищать от шума тематику, с которой пришлось столкнуться, приходится с основ, вошедших и в энциклопедии и в википедию.

В какой-то мере я старался этим заниматься и во всех своих научно-популярных статьях. С этого приходилось и приходится начинать (а иногда и заканчивать) и в научных работах, как по физике твёрдого тела, так и по информатике, и по бизнесу, и по биологии и прочее. Но вычленять «физические» шумы из разных сфер знания мне помогало именно то, что чисто на физических шумах «набил руку» – много этих неживых шумов анализировал и вычленял при отладке физических методик и создании прецизионных приборов. Тот предельно малый шумовой уровень, который в разработанных приборах был нами (совместно с Гирокондом и Светланой) достигнут, когда-то превосходил (и до сих превосходит) не только уровень любых зарубежных аналогов, потому меня в советское время и освободили от обязательных для офицера запаса курсов повышения квалификации по системам ПВО, на которых я поработал ещё будучи молодым лейтенантом сразу после института. Теперь же мои доклады в оборонке опять воодушевляют спецов, но рогозинских клерков только пугают. Они спешат отчитаться о сдаче «новых» систем (реально модифицированных, уже доведённых до действующих макетов, наших разработок тридцатилетней давности). Даже то, что сбили собственный самолёт, не подвигло к лучшему «видению» цели. Также как и академические чинуши спешат отчитаться по пунктикам перед вылезшим из ФАНОвой трубы Котёночком.

Напугали вскользь упомянутые мною шумовые параметры и американцев, пригласивших меня в проект по 1/f-шумам. Но больше всего их напугало то, что я, «неблагодарный», попросил сначала участника, а затем руководителя проекта американского профессора (ровесника моего последнего дипломника) рассказать о Природе 1/f-шума. Т.е. и на международном уровне информационный шум преобладает даже в области исследования чисто физических шумов. Так чего уж говорить о политике, где уже близки к тому, чтобы объясняться по фене даже в ООН, а наши воспитанники азиатской, пусть и мифологизированной, но шпаной, естественно, ведут себя не как императоры.

Шумы связаны с температурой среды, и неодушевлённой, и, как «доказали» перестройщики (введя талоны на всё, включая и то, чего было с избытком, например, сигарет, которые сжигали КАМАЗами – вот когда и зачем начали борьбу с курением тогда – чтобы обворовать население и украсть главное – СВОЁ государство), одушевлённой среды. Хотя, как показали эксперименты, далеко не все даже электронные шумы определяются исключительно температурой – конструкция нувисторов с горячим катодом обеспечивала (при оригинальном их включении) более низкий уровень шума, чем «холодные» полупроводниковые приборы.

Природа шума связана с физическими свойствами шумящего объекта, и собственный шум слоёв полупроводников, диэлектриков и контактов был намного выше, чем у вакуумного зазора между сеткой и горячим катодом. Естественно, технология не стоит на месте, и современные полупроводниковые наноструктуры позволяют приблизиться в материале к «бесшумности» вакуума, но если подходить к конструированию прибора с умом, а не тупо следовать макроскопической теории Иоффе или тупо повторять транзистор. Надо учитывать при конструировании малошумящих наноустройств, естественно, специфически реальные (а не придуманные графеновые) наноэффекты. И в первую очередь – учитывать задаваемую симметрией наноструктуры полярность шума и локальные термо-ЭДС. Фактически аналогичные эффекты исследовали ранее на макроскопических металлических объектах как контактные ЭДС, определяемые разницей работ выхода. В отсутствии разницы температур на макрообъектах эти ЭДС компенсировались генерируемыми ими внешними зарядами, и их можно было наблюдать лишь в динамике (например, в вибрирующем конденсаторе). Но в макрообъёме из полярных наноструктур эти эффекты можно усилить многократно (проверено экспериментально). При этом, как было показано экспериментально, требуется и учёт возникающих локальных перепадов температуры и! локальных термо-ЭДС.

Плохое понимание Природы электронных шумов и привело к строительству мастодонтов типа коллайдера и километровых интерферометров (вместо настольных приборов). Тупой, бездумный подход в современной науке приветствуется, хотя, я помню, ещё лет тридцать назад у нас делал доклад (О физических нулях) толковый «шизик» из института Ландау, который теоретически показал, как можно и нужно учитывать положение Луны в движении отдельного электрона. Но здесь мы уже касаемся Природы не только электронных шумов, из которых и пытаются до сих пор с помощью кувалды извлечь свойства разных объектов, будь то распознавание свой/чужой или «гравитационная» волна.

Неэлектронные шумы, естественно, не менее важны. Планк из оптического шума идеального чёрного тела получил КВАНТ, а я, выделив его из оптического сигнала (использовал «отрицательное излучение»), повысил чувствительность спектрофотометра (настольного) на три порядка. Если бы рогознцы использовали бы лишь эту наработку, то израильский истребитель был бы виден как на ладони и никак не смог бы спрятаться за нашим разведчиком, не говоря уже о том, что ракету двухсотки, которая по ошибке пошла на наш самолёт, можно было бы отвести одним щелчком тумблера даже за секунду до попадания.

Ещё одна демонстрация того, что технически безграмотному, но «своему», замполиту нельзя доверять космос и оборонку – он ни что иное, как социальный шум, как и Илон Маск, на которого российские чинуши не налюбуются. Нашего полковника-замполита, запустившего по нашему самолёту вместо имитационной ракеты реальную, из кабины капитан (наш стреляющий) успел, и выбросить, и щёлкнуть тумблером. Комиссия из Москвы потом долго искала на вертолёте эту неразорвавшуюся ракету пока не нашла медведя, ковыряющего её. Так что социальный шум в обеих историях с двухсоткой (первая была, напомню, с летевшим в Россию израильским самолётом над Чёрным морем) очевиден. Но за ним скрывается НЕ ШУМ, а перехват американцами со спутника управления ракеты – перестройщики продали американцам фазовую кодировку сигнала управления двухсотки.

Так что Природу неэлектронных шумов можно и нужно изучать (в том числе и социальных). И когда я практически занулил (по сравнению с его уровнем у зарубежных коллег) электронный 1/f-шум, я его не списал и для электронов, т.к. есть похожий чисто математический шум, появляющийся, скажем в числе машин попавших в ДТП. А эти редкие, но мощные импульсы шума в ДТП бьют своей катастрофичность по информационному полю и нашему сознанию.

В электронике же, как я пронаблюдал при одновременной регистрации шумов и прецизионным предусилителем, и грубым осциллографом, редкие, короткие, но относительно мощные импульсы шума сродни лавине через p-n переход. Они, хоть и имеют малый интегральный вклад, и глушат чувствительность прецизионного предусилителя, т.е. уменьшают регистрируемый сигнал. Вот при тупом обсчёте мы и получаем их якобы катастрофический 1/f-характер. Понимание этого и позволило создать ещё 30 лет назад приборы с динамическим диапазоном 10 в девятой степени. А теперь, похоже, «позволило» закрыть международный ложный проект, т.е. немного понизить шум в науке (вместо ответа от профессора Генделя о природе 1/f-шума я получил очередное приглашение прислать статью, теперь в американский журнал теоретической и компьютерной физики, но руки у меня пока не добрались до зарисовок о шуме, которые я сделал после разговора с Бобом Лафлиным о Термене на Нобелевских чтениях после прослушивания НЕШУМОВ с отдельной живой клетки). 


Комментарии:

Пока комментариев нет. Станьте первым!