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Veröffentlicht von:Raban Radach Geändert vor über 10 Jahren
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Michael Strasser Robin Molatte Bünyamin Kasalak Johannes Giarra
Zukunft und Computer Michael Strasser Robin Molatte Bünyamin Kasalak Johannes Giarra
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Gliederung Aufbau eines Computers Quantencomputer
Mensch-Computer in der Zukunft
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Computer Michael Strasser
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Aufbau Logische Gatter ( UND , NICHT , ODER , KOPIERE )
Mathematische Grundfunktionen ausführbar (Add ; Sub ; Mul ; Div ) Grundlage für komplexe Operationen
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Turing Maschine Bestehend aus: Speicherband, in Felder unterteilt
Lese-/ Schreibkopf Rechenwerk
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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
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Überführungsfunktion
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Arbeitsschritte Schritt Zustand Lese Schreibe Zustand neu Lesekopf 1
100 000 s2 R 2 s3 3 001 s4 L 4 s5 5 101 6 s6 0=halt Ausgabe = 101
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Vergleich Computer- Turing Maschine
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Inhalt Einführung in die Quantenphysik Anwendungen der Quantenmechanik
Ein Computer Quantenalogrithmen Praktischen Umsetzung Ausblick
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Zeit unabhängige Reaktion zweier Teilchen
Quantenmechanik Verschränkung: Superposition: Zeit unabhängige Reaktion zweier Teilchen Informationstragende Eigenschaften
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Übertragung von zwei Bits:
Quantenmechanik Übertragung von zwei Bits: Sender und Empfänger besitzen ein verschränktes Bit Sender misst 2 Bits Empfänger misst das verschränkte Bit
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Quantenkryptographie:
Quantenmechanik Quantenkryptographie: Messung verändert das Signal und macht es somit unbrauchbar
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Ein Computer Quanten-Bits: Zustände:+ 1 2 ;− 1 2 ; ± 1 2
Register: n Qubits Zwei Qubits: >0, >1, >2, >3 Wahrscheinlichkeit: 1 4 Anordnung in Gattern
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Quantenalgorithmen f
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Praktische Umsetzung Ionenfalle: Kernspinresonanz:
Hochvakuum bei 0 Kelvin Anregung durch LASER Max. 10 Qubits
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Ausblick Keine Ablösung des klassischen PC
Bisher keine Ansätze zum Erreichen der Praxistauglichkeit Revolutionierung in Simulation- und Molekulartechnik Egalisierung von Verschlüsselsungsverfahren
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Mensch-Computer in der Zukunft
In Zukunft engere Bindung zu Computern Sogar Verschmelzung möglich Schon heute begleiten uns Rechner (Ipod etc.)
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Wearables Tragbare Computer
Brillen mit eingebautem Bildschirm (Privat Eye)
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Wearables überwachen Patienten Bsp Diabetes
- Computer überprüft und zeigt insulinwert an - Insulinpumpe verabreicht Insulin
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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
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Exoscelette
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Wurde fürs Militär entwickelt
Übermenschliche Kraft Muskeln werden durch Motoren unterstützt Auch für Altersschwache Personen eine Chance
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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)
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Durch Verknüpfung Elektronik-Hirn vieles möglich
Gehörloses Hören Sehen ohne Augen Erweiterung der Sinnesgrenzen
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Wellenleiter
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Allgemeines Übertragung von elektromagnetischen Wellen
Anwendungsbereiche Hochgeschwindigkeits Datenübertragung Medizin Messtechnik
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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 Erstes Lichtwellenleitersystem: Laserdiode -> Glasfaser -> Fotodiode
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1966. Optimierung der Wellenleitertechnik durch
1966 Optimierung der Wellenleitertechnik durch Charles Kuen Kao, Willard Boyle und George E. Smith => 2009 Physik Nobelpreis Stetige Weiterentwicklung 2009 Weltrekord: Strecke von 580 km wurde mit Kanälen (je 114 Gbits/s) mit einer gesamt Bandbreite von 32 Tbit übertragen.
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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
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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
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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
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Vorteile / Nachteile Hohe Übertragungsrate bei niedrigen Verlusten
Hohe Reichweite Keine Beeinflussung durch nahe E/M –Felder Wesentlich leichter und platzsparender als gewöhnliche Kupferkabel Bruchgefahr bei zu großer Biegung Empfindlich gegenüber mechanischer Belastung Hoher technischer Aufwand
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