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飛行建築機器人!

Scimage
・2011/01/22 ・474字 ・閱讀時間少於 1 分鐘 ・SR值 508 ・六年級
相關標籤: 電腦程式 (2)

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看過三個傻瓜(3 Idiots)的朋友應該有注意到,裡面有一台不同傳統形式的直昇機,是利用四個同時旋轉的葉片來飛行。這種直昇機稱為quadrotor helicopter。相對於傳統的直昇機有不少優點,其中最重要的是把任何這台飛機該有的運動自由度都轉換成四個馬達的轉速,不需要額外的機械仰角控制,所以只要知道該怎麼控制這四個馬達就可以做出很多特殊的動作。

這樣飛機的設計上的重點就由機械設計變成了電腦控制系統為主,以目前的資訊技術跟過剩的運算能力而言,幾乎任何可以做的運動都應該可以經由計算來產生動作出來,實際上也就真的像電影上所看到的,一但控制系統做好,可以輕易作為無人的偵查監視飛機甚至搬運物品。所以很多以前想像中飛行機器人可以做的事情,利用這種設計都可能實現。

這影片是介紹利用程式控制一群這種飛行機器人來做建築的工作,把機械手跟直昇機結合,加上預先設計的結合材料(這裡可能用磁鐵作弊一下),就可以讓一群飛行機器人在電腦的控制下自動蓋出結構。或許有一天可以利用這種方式在不同地方進行特殊的工程任務。

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Scimage
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艾妲.勒芙雷斯誕辰|科學史上的今天:12/10
張瑞棋_96
・2015/12/10 ・1002字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 499 ・六年級

近來寫程式成了一門顯學,歐巴馬在2014年12月8日還現學現寫,用Javascript在螢幕上畫了一個方形色塊,成為第一位寫程式的美國總統。那麼史上第一位程式設計師是誰呢?答案出乎絕大部份人的意料之外:是一位出生於兩百年前的女性──艾妲.勒芙雷斯。

艾妲·勒芙雷斯。圖片來源:wikimedia

等等,電腦發明尚未超過百年,這怎麼可能呢?這就得從英國發明家查爾斯.巴貝奇(Charles Babbage)說起了。他在1822年設計出一部由齒輪帶動的差分機,可以反覆計算多項式的差值,而反推出函數的近似值,若能用機器取代人力計算,不但能縮短時間還能避免出錯。然而這部機器要用到兩萬多個零件,而且零件須有相當高的精密度,結果耗時十年,只做出完成度只有七分之一的半成品,原本資助此計畫的英國政府終於失去耐心,不願再挹注資金。但巴貝奇的夢想並未因此中止,因為他遇見了艾妲。

艾妲原來的姓氏是拜倫,是的,她就是詩人拜倫的女兒,卻從未見過父親。因為她的母親在她出生沒多久就受不了拜倫的喜怒無常與不負責任,而帶著她離開拜倫了。或許是遺傳到母親的數學天賦,艾妲自小就嶄露數學天份。十七歲時,她在巴貝奇處看到差分機的半成品,當場就被它吸引。她與巴貝奇兩人持續密集地書信往返討論差分機的未來,巴貝奇從中獲得靈感,決定設計更強大的「分析機」。

巴貝奇構想的分析機用蒸氣驅動,可以用打孔紙帶輸入不同程式,還有貯存資料的暫存器,可說是具備了現代電腦的雛型。為了尋求資助,巴貝奇也到歐陸演講宣傳。一位義大利數學家特地寫了篇科學報告,向歐陸的科學家介紹巴貝奇的構想。這份以法文寫成的報告約八千字,艾妲將它翻譯成英文並加上自己的註解,結果成了兩萬字的小書。

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就是在這份譯稿中,艾妲為了舉例如何讓分析機解出代表白努利數的無限數列,而一個步驟一個步驟的寫出形成遞迴計算的指令,這些步驟其實就相當於現在的電腦程式。雖然巴貝奇的分析機終因過於龐大複雜而從未製造出來,但艾妲毫無疑義地被公認為寫出第一支電腦程式的先驅。

在那女性不能進大學的時代,艾妲以家庭主婦的身分竟能有此成就,實在難能可貴!只可惜她37歲時就因醫生用放血療法醫治她的子宮頸癌而失血過多死亡。

本文同時收錄於《科學史上的今天:歷史的瞬間,改變世界的起點》,由究竟出版社出版。

張瑞棋_96
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1987年清華大學工業工程系畢業,1992年取得美國西北大學工業工程碩士。浮沉科技業近二十載後,退休賦閒在家,當了中年大叔才開始寫作,成為泛科學專欄作者。著有《科學史上的今天》一書;個人臉書粉絲頁《科學棋談》。