Mashine ya Godot: Hatua 4 (na Picha)

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:51

Mashine ya Godot ni nini?

Ni sehemu ya uzoefu wa kibinadamu kwamba tunaweza kujikuta katika hali ya kungojea kitu ambacho mwishowe kinaweza kutokea baada ya kusubiri kwa muda mrefu, au la.

Mashine ya Godot ni kipande cha "sanaa" ya umeme inayotumia jua ambayo inajaribu kunasa hisia za kukata tamaa ambazo zinaambatana na kusubiri bila maana.

Jina hilo linatokana na mchezo maarufu wa Samuel Beckett Kusubiri Godot, ambapo wanaume wawili wanasubiri ujio wa Godot fulani, ambaye anaweza kuwasili kesho, siku inayofuata, au kamwe.

Kwa hivyo mashine ya Godot inafanya nini?

1. 1. Kwa kupewa mwangaza wa jua, mzunguko wa Mwizi wa Joule huanza kuchaji benki ya capacitors.
2. 2. Mara baada ya kushtakiwa kwa karibu 5V, Arduino Nano inaendeshwa.
3. 3. Arduino hutengeneza nambari ya bahati nasibu ya 20-bit, ambayo inaonyeshwa kwenye bar ya 4-bit ya LED.
4. Nambari hii inalinganishwa na nambari nyingine isiyo ya kawaida, ambayo haijulikani kwa wote, ambayo ilihifadhiwa kwa mara ya kwanza wakati mzunguko ulipoanza.
5. 5. Ikiwa sawa, kusubiri kumekwisha, mashine huhifadhi ukweli huu kwa eeprom na kutoka sasa LED ya kijani na beeper ya piezo imeamilishwa (ikiwa kuna nishati ya kutosha).
6. 6. Ikiwa sio sawa, tumaini, kukata tamaa, rudia.

… Pia, mara moja kwa wakati nambari iliyozalishwa inafanywa kusikika na beeper, kwa hivyo usisahau kuwa una Mashine ya Godot.

Kwa kuzingatia kuwa uwezekano wa kugonga nambari ya Godot ni 1 zaidi ya 2 ^ 20 au karibu moja katika milioni, na mashine sio haraka sana, haswa wakati wa msimu wa baridi na vuli, inaweza kuchukua miaka kuipata. Mashine yako ya Godot inaweza hata kuwa sehemu ya urithi wako. Wakati unangojea ili kujaribu nambari inayofuata, unaweza kufikiria juu ya jinsi wajukuu wako wakubwa wa mbali wanaweza kuuona mwisho wake. Kwa kifupi: ni zawadi bora kwa msimu ujao wa likizo!

Hatua ya 1: Mpangilio

Mashine ya Godot inajumuisha:

-Mvunaji wa nishati ya Mwizi wa Joule (Q1) ambaye huchaji capacitors 9x2200uF. Kwa wale ambao wanakabiliwa na helixaphobia (angst isiyo ya kawaida ya inductors, wakati capacitors na resistors hazina shida kama hiyo), usiogope kwani hakuna upepo wa mwongozo unahitajika: uunganisho huundwa kwa kuweka waingizaji wa kawaida wa coaxial katika maeneo ya jirani kama ilivyoonyeshwa hapa katika Picha ya 2. Ujanja wa kushangaza!

-Kubadilisha nguvu ya transistor discrete (Q2, Q3, Q4), ambayo inawasha saa 5V1 karibu na kuzima karibu 3.0V. Unaweza kutaka kurekebisha R2-R4 kidogo ikiwa unatumia aina tofauti (za jumla) za transistor.

-Jenereta ya entropy (Q6, Q7, Q8). Mzunguko huu unakuza kelele za elektroniki zilizopo kwenye mazingira kutoka kwa microvolts hadi viwango vya volts. Ishara hiyo huchaguliwa kwa mbegu ya msingi wa machafuko (soma) jenereta ya nambari ya nasibu. Kipande cha kamba ya gitaa hufanya kama antena.

-Bara ya LED iliyo na LEDs 4 au 4 tofauti za LED nyekundu, beeper ya piezo na LED ya kijani.

Kumbuka kuwa pato la swichi ya nguvu (mtoza Q4) imeunganishwa na pini ya 5V ya Arduino Nano, SI kwa pini ya VIN!

Hatua ya 2: Kuunda Mashine ya Godot

Nilijenga mzunguko kwenye kipande cha ubao. Hakuna kitu maalum hapo. Jopo la jua la 2V / 200mA ni mabaki kutoka kwa mradi mwingine. Chapa hiyo ni Velleman. Ni rahisi kuifungua wazi kwa kutumia kisu chenye ncha kali, kuchimba mashimo ya visu nk Bodi ya mzunguko na jopo la jua vimepigwa kwa vipande viwili vya plywood, kama inavyoonekana kwenye picha. Wazo ni kwamba jopo la jua linaweza kuwekwa kwenye jua kwenye dirisha bado.

Hatua ya 3: Kanuni: Nambari Mbadala Kutoka kwa Machafuko?

Nambari za nasibu hufanywaje? Kweli, zimetengenezwa na Math!

Badala ya kutumia kazi ya jenereta ya nambari ya Arduino bila mpangilio (), niliamua kuandika Jenereta yangu ya Random (RNG), kwa raha tu.

Inategemea ramani ya vifaa, ambayo ni mfano rahisi zaidi wa machafuko ya uamuzi. Hivi ndivyo inavyofanya kazi:

Tuseme x ni thamani halisi kati ya 0 na 1, kisha hesabu: x * r * (1-x), ambapo r = 3.9. Matokeo ni 'x' yako ijayo. Rudia matangazo. Hii itakupa idadi ya nambari kati ya 0 na 1, kama kwenye picha ya kwanza, ambapo mchakato huu umeanzishwa kwa thamani ya awali ya x = 0.1 (nyekundu) na pia x = 0.1001 (bluu).

Sasa hapa kuna sehemu nzuri: bila kujali ni kwa kadiri gani unachagua hali mbili tofauti za mwanzo, ikiwa hazilingani kabisa, idadi inayotokana ya nambari hatimaye itatengana. Hii inaitwa 'utegemezi nyeti kwa hali ya awali'.

Kimahesabu, usawa wa ramani x * r * (1-x) ni parabola. Kama inavyoonyeshwa kwenye takwimu ya 2, unaweza kubainisha kielelezo cha x-mfululizo ukitumia kile kinachojulikana kama ujenzi wa wavuti: anza kutoka x kwenye mhimili ulio usawa, pata thamani ya utendaji kwenye mhimili wa y, kisha utafakari dhidi ya laini moja kwa moja kwa 45 angle digrii kupitia asili. Rudia. Kama inavyoonyeshwa kwa safu nyekundu na hudhurungi, hata ikiwa ni karibu mwanzoni, hutengana kabisa baada ya kurudiwa mara 30.

Sasa, nambari ya 'r = 3.9' inatoka wapi? Inageuka kuwa kwa viwango vya chini vya r, tunapata tu x-maadili mbadala mbili. Kuongeza r-parameter basi wakati fulani itabadilika na kuwa kati ya maadili 4, 8, 16 n.k. Matawi haya au bifurcations huja kwa kasi zaidi na zaidi kama r inavyoongezeka, katika kile kinachoitwa "kipindi cha njia maradufu ya machafuko". Njama iliyo na r kwenye mhimili ulio usawa na x-iterates nyingi zilizoingiliana wima zitasababisha kile kinachojulikana kama njama ya kugawanya (takwimu ya 3). Kwa r = 3.9, ramani ina machafuko kabisa.

Kwa hivyo ikiwa tunahesabu sasisho nyingi za x na sampuli kutoka kwao, tunapata nambari ya nasibu? Kweli hapana, kwa wakati huu itakuwa jenereta ya Pseudo Random Number (PRNG), kwani ikiwa kila wakati tunaanza kutoka kwa thamani ile ile ya awali (baada ya kutoka upya), tutapata mlolongo sawa; machafuko ya uamuzi. Hapa ndipo jenereta ya entropy inakuja, ambayo hupanda ramani ya vifaa na nambari iliyoundwa kutoka kwa kelele ya umeme inayopatikana kwenye mazingira.

Kwa maneno, nambari ya jenereta ya nambari isiyo ya kawaida hufanya hivi:

- Pima voltage kutoka kwa jenereta ya entropy kwenye pini A0. Weka tu bits 4 muhimu zaidi.

- Shift bits hizi 4 kuwa thamani ya 'mbegu', rudia mara 8 kupata mbegu ya uhakika inayoelea 32-bit.

- Fufua mbegu kati ya 0 na 1.

- Hesabu wastani wa mbegu hii na x, hali ya sasa ya ramani ya vifaa.

- Endeleza ramani ya vifaa hatua nyingi (64).

- Dondoa kidogo kutoka kwa hali ya ramani ya vifaa x kwa kuangalia decimal isiyo na maana.

- Shift ambayo kidogo kwenye matokeo ya mwisho.

- Rudia hatua zote zaidi ya mara 20.

Kumbuka: Katika nambari hiyo, Serial.println na Serial.begin wamepotea. Ondoa // ili uangalie nambari zilizotengenezwa kwa nasibu kwenye mfuatiliaji wa serial.

Kuwa sawa, sijaangalia kitakwimu ubora wa nambari za nasibu (kwa mfano Suite ya mtihani wa NIST) lakini zinaonekana kuwa sawa.

Hatua ya 4: Shangaa kwa Mashine yako ya Godot

Furahiya Mashine yako ya Godot na tafadhali shiriki, toa maoni na / au uliza ikiwa hakuna kitu wazi.

Wakati unasubiri nambari ya Godot ipatikane, tafadhali pigia kura hii inayoweza kufundishwa katika shindano la Made With Math! Asante!

Runner Up katika Made na Math Contest