Տասնիններորդ դարի վերջում և քսաներորդ դարի սկզբին արագ զարգացան հեռախոսային և ռադիոհաղորդակցությունները։ 1882 թվականին Սանկտ Պետերբուրգում գործարկվեց Ռուսաստանում առաջին հեռախոսակայանը։ Այս կայանն ուներ 259 բաժանորդ։ Իսկ Մոսկվայում մոտավորապես նույն ժամանակ ուներ 200 բաժանորդ։
1896 թվականին Ալեքսանդր Պոպովը փոխանցեց առաջին ռադիոազդանշանը 250 մետր հեռավորության վրա՝ բաղկացած ընդամենը երկու բառից՝ «Հայնրիխ Հերց»:
Հաղորդակցության զարգացումը եղել է տեխնոլոգիական առաջընթացի առաջնագծում: Դրանից հետո անցել է մեկ դարից մի փոքր ավելի, և այս ոլորտում գիտնականների և ինժեներների աշխատանքի շնորհիվ մենք տեսնում ենք, թե ինչպես է փոխվել աշխարհը:
Մենք չենք պատկերացնում մեր կյանքը առանց հեռախոսի, ռադիոկապի, հեռուստատեսության և ինտերնետի: Սա հիմնված է էլեկտրամագնիսական ալիքների տարածման վրա, որի տեսությունը մշակվել է Ջեյմս Քլերք Մաքսվելի կողմից XIX դարի կեսերին։ Էլեկտրամագնիսական ալիքները օգտակար ազդանշանների կրողն են, իսկ ազդանշանի հաղորդման տեսության մեջ հիմնարար դեր է խաղում ռուս գիտնական և ինժեներ, ակադեմիկոս Վլադիմիր Ալեքսանդրովիչ Կոտելնիկովի թեորեմը։
։
Գիտություն է մտել Կոտելնիկովի թեորեմի անվան տակ։
Վլադիմիր ԱլեքսանդրովիչԿոտելնիկով
Ապագա ակադեմիկոսը ծնվել է 1908 թվականին Կազանի համալսարանի ուսուցիչների ընտանիքում։ Սովորել է MVTU im-ում Բաումանը, մասնակցել է Մոսկվայի պետական համալսարանում իրեն հետաքրքրող դասախոսություններին։ 1930 թվականին էլեկտրատեխնիկական ֆակուլտետը, որտեղ սովորում էր Կոտելնիկովը, վերածվեց Մոսկվայի էներգետիկայի ինստիտուտի, որն ավարտեց Կոտելնիկովը։ Ավարտելուց հետո աշխատել է տարբեր բուհերում և լաբորատորիաներում։ Պատերազմի ժամանակ նա ղեկավարել է Ուֆայում փակ հետազոտական ինստիտուտի լաբորատորիան, որտեղ զբաղվել է անվտանգ կապի ուղիների և հաղորդագրությունների կոդավորման հարցերով։
Մոտավորապես նման զարգացումների մասին Սոլժենիցինը նշում է իր «Առաջին օղակում» վեպում։
Շուրջ քառասուն տարի ղեկավարել է «Ռադիոտեխնիկայի հիմունքներ» ամբիոնը, եղել է Ռադիոտեխնիկայի ֆակուլտետի դեկանը։ Հետագայում դարձել է ԽՍՀՄ ԳԱ ռադիոտեխնիկայի և էլեկտրոնիկայի ինստիտուտի տնօրեն։
Համապատասխան մասնագիտությունների բոլոր ուսանողները դեռ սովորում են Կոտելնիկովի «Ռադիոտեխնիկայի տեսական հիմունքները» դասագրքի համաձայն։
Կոտելնիկովը զբաղվել է նաև ռադիոաստղագիտության, օվկիանոսների ռադիոֆիզիկական հետազոտությունների և տիեզերական հետազոտությունների խնդիրներով։
Նա չհասցրեց հրատարակել իր վերջին աշխատությունը՝ «Քվանտային մեխանիկա մոդելը», որը գրվել էր արդեն գրեթե 97 տարեկան հասակում։ Այն դուրս եկավ միայն 2008 թ.
Վ. Ա. Կոտելնիկովը մահացել է 2005 թվականի փետրվարի 11-ին 97 տարեկան հասակում: Նա երկու անգամ սոցիալիստական աշխատանքի հերոս էր, արժանացել բազմաթիվ պետական պարգևների: Նրա անունով է կոչվել փոքր մոլորակներից մեկը։
Կոտելնիկովի թեորեմ
Հաղորդակցության համակարգերի մշակումառաջացնում է բազմաթիվ տեսական հարցեր: Օրինակ, ազդանշաններ, թե ինչ հաճախականության միջակայք կարող են փոխանցվել կապի ալիքներով, տարբեր ֆիզիկական կառուցվածքով, տարբեր թողունակությամբ, որպեսզի չկորցնեն տեղեկատվությունը ընդունման ընթացքում:
1933 թվականին Կոտելնիկովն ապացուցեց իր թեորեմը, որն այլ կերպ կոչվում է նմուշառման թեորեմ:
Կոտելնիկովի թեորեմի ձևակերպում.
Եթե անալոգային ազդանշանն ունի վերջավոր (լայնությամբ սահմանափակ) սպեկտր, ապա այն կարող է վերակառուցվել միանշանակ և առանց կորստի իր դիսկրետ նմուշներից, որոնք վերցված են վերին հաճախականությունից խիստ ավելի մեծ հաճախականությամբ:
Նկարագրում է իդեալական դեպքը, երբ ազդանշանի տևողության ժամանակը անսահման է: Այն չունի ընդհատումներ, բայց ունի սահմանափակ սպեկտր (Կոտելնիկովի թեորեմով)։ Այնուամենայնիվ, սահմանափակ սպեկտրի ազդանշանները նկարագրող մաթեմատիկական մոդելը գործնականում լավ կիրառելի է իրական ազդանշանների համար:
Կոտելնիկովի թեորեմի հիման վրա կարող է իրականացվել շարունակական ազդանշանների դիսկրետ փոխանցման մեթոդ:
Թեորեմի ֆիզիկական իմաստը
Կոտելնիկովի թեորեմը պարզ բառերով կարելի է բացատրել հետևյալ կերպ. Եթե Ձեզ անհրաժեշտ է որոշակի ազդանշան փոխանցել, ապա անհրաժեշտ չէ այն ամբողջությամբ փոխանցել։ Դուք կարող եք փոխանցել նրա ակնթարթային ազդակները։ Այս իմպուլսների հաղորդման հաճախականությունը Կոտելնիկովի թեորեմում կոչվում է նմուշառման հաճախականություն։ Այն պետք է երկու անգամ գերազանցի ազդանշանի սպեկտրի վերին հաճախականությունը: Այս դեպքում, ընդունման վերջում, ազդանշանը վերականգնվում է առանց աղավաղումների:
Կոտելնիկովի թեորեմը շատ կարևոր հետևություններ է անում դիսկրետացման վերաբերյալ։Տարբեր տեսակի ազդանշանների համար կան տարբեր նմուշառման արագություններ: 3,4 կՀց ալիքի լայնությամբ ձայնային (հեռախոսային) հաղորդագրության համար՝ 6,8 կՀց, իսկ հեռուստատեսային ազդանշանի համար՝ 16 ՄՀց։
Հաղորդակցության տեսության մեջ կան կապի ուղիների մի քանի տեսակներ: Ֆիզիկական մակարդակում՝ լարային, ակուստիկ, օպտիկական, ինֆրակարմիր և ռադիոալիքներ: Եվ չնայած թեորեմը մշակվել է իդեալական հաղորդակցման ալիքի համար, այն կիրառելի է բոլոր այլ տեսակի ալիքների համար:
Բազմաալիք հեռահաղորդակցություն
Կոտելնիկովի թեորեմը ընկած է բազմալիք հեռահաղորդակցության հիմքում: Իմպուլսների նմուշառման և փոխանցման ժամանակ իմպուլսների միջև ընկած ժամանակահատվածը շատ ավելի մեծ է, քան դրանց տևողությունը: Սա նշանակում է, որ մեկ ազդանշանի իմպուլսների միջակայքում (սա կոչվում է աշխատանքային ցիկլ) հնարավոր է փոխանցել մեկ այլ ազդանշանի իմպուլսներ։ Իրականացվել են 12, 15, 30, 120, 180, 1920 ձայնային ալիքների համակարգեր։ Այսինքն՝ մոտ 2000 հեռախոսային խոսակցություն կարող է փոխանցվել միաժամանակ մեկ զույգ լարերի միջոցով։
Կոտելնիկովի թեորեմի հիման վրա, պարզ բառերով ասած, առաջացել են գրեթե բոլոր ժամանակակից կապի համակարգերը։
Harry Nyquist
Ինչպես երբեմն լինում է գիտության մեջ, նմանատիպ խնդիրներով զբաղվող գիտնականները գրեթե միաժամանակ հանգում են նույն եզրակացություններին: Սա միանգամայն բնական է։ Մինչ այժմ վեճերը չեն հանդարտվել այն մասին, թե ով է հայտնաբերել պահպանման օրենքը՝ Լոմոնոսովը, թե Լավուազյեն, ով է հորինել շիկացած լամպը՝ Յաբլոչկինը, թե Էդիսոնը, ով է հորինել ռադիոն՝ Պոպովը, թե Մարկոնին։ Այս ցանկն անվերջ է։
Այո,Շվեդական ծագմամբ ամերիկացի ֆիզիկոս Հարի Նիքվիստը 1927 թվականին «Certain Problems of Telegraph Transmission» ամսագրում հրապարակել է իր հետազոտությունը՝ Կոտելնիկովի նման եզրակացություններով։ Նրա թեորեմը երբեմն անվանում են Կոտելնիկով-Նիկվիստի թեորեմ։
Հարի Նիքվիստը ծնվել է 1907 թվականին, իր թեկնածությունն ավարտել է Յեյլի համալսարանում և աշխատել Bell Labs-ում: Այնտեղ նա ուսումնասիրել է ուժեղացուցիչների ջերմային աղմուկի խնդիրները, մասնակցել առաջին ֆոտոհեռագրի մշակմանը։ Նրա ստեղծագործությունները հիմք են ծառայել Կլոդ Շենոնի հետագա զարգացումների համար։ Nyquist-ը մահացել է 1976 թվականին
Կլոդ Շենոն
Կլոդ Շենոնին երբեմն անվանում են տեղեկատվական դարաշրջանի հայր, այնքան մեծ է նրա ներդրումը կապի տեսության և համակարգչային գիտության մեջ: Կլոդ Շենոնը ծնվել է 1916 թվականին ԱՄՆ-ում։ Աշխատել է Bell Lab-ում և ամերիկյան մի շարք համալսարաններում։ Պատերազմի ժամանակ նա աշխատել է Ալան Թյուրինգի հետ՝ վերծանելու գերմանական սուզանավերի ծածկագրերը։
1948 թվականին «Հաղորդակցության մաթեմատիկական տեսություն» հոդվածում նա առաջարկեց բիթ տերմինը որպես տեղեկատվության նվազագույն միավորի նշանակում։ 1949 թվականին նա ապացուցեց (Կոտելնիկովից անկախ) մի թեորեմ՝ նվիրված դրա դիսկրետ նմուշներից ազդանշանի վերակառուցմանը։ Այն երբեմն անվանում են Կոտելնիկով-Շենոնի թեորեմ։ Ճիշտ է, Արևմուտքում ավելի ընդունված է Նայքվիստ-Շենոնի թեորեմի անվանումը։
Շենոնը հաղորդակցության տեսության մեջ մտցրեց էնտրոպիայի հայեցակարգը: Սովորել եմ ծածկագրեր։ Նրա աշխատանքի շնորհիվ գաղտնագրությունը դարձել է լիարժեք գիտություն։
Կոտելնիկով և ծածկագրություն
Կոտելնիկովը զբաղվել է նաև ծածկագրերի խնդիրներով ևծածկագրություն. Ցավոք սրտի, ԽՍՀՄ-ի օրոք կոդերին ու ծածկագրերին վերաբերող ամեն ինչ խիստ դասակարգված էր։ Իսկ Կոտելնիկովի բազմաթիվ ստեղծագործությունների բաց հրապարակումներ չէին կարող լինել։ Այնուամենայնիվ, նա աշխատել է կապի փակ ուղիների ստեղծման ուղղությամբ, որոնց ծածկագրերը թշնամին չէր կարող կոտրել։
1941 թվականի հունիսի 18-ին, գրեթե պատերազմից առաջ, գրվել է Կոտելնիկովի «Ավտոմատ գաղտնագրման հիմունքները» հոդվածը, որը հրապարակվել է 2006 թվականի «Քվանտային ծածկագրությունը և Կոտելնիկովի թեորեմը միանգամյա բանալիների և ընթերցումների մասին» ժողովածուում։
։
Աղմուկի իմունիտետ
Կոտելնիկովի աշխատանքի օգնությամբ մշակվել է պոտենցիալ աղմուկի իմունիտետի տեսություն, որը որոշում է ինտերֆերենցիայի առավելագույն չափը, որը կարող է լինել կապի ալիքում, որպեսզի տեղեկատվությունը չկորչի։ Դիտարկվում է իդեալական ընդունիչի տարբերակ, որը հեռու է իրականից։ Սակայն հաղորդակցման ուղիները բարելավելու ուղիները հստակորեն սահմանված են:
Տիեզերական հետազոտություն
Կոտելնիկովի գլխավորած թիմը մեծ ներդրում է ունեցել տիեզերական կապի, ավտոմատացման և հեռաչափության համակարգերում։ Սերգեյ Պավլովիչ Կորոլևը Կոտելնիկովի լաբորատորիան ներգրավեց տիեզերական արդյունաբերության խնդիրների լուծմանը։
Կառուցվել են կառավարման և չափման տասնյակ կետեր՝ կապված մեկ կառավարման և չափման համալիրի մեջ։
Մշակվել է
Միջմոլորակային տիեզերակայանների ռադիոտեղորոշիչ սարքավորումներ, քարտեզագրում է իրականացվել Վեներա մոլորակի անթափանց մթնոլորտում։ Կոտելնիկովի ղեկավարությամբ մշակված սարքերի օգնությամբ «Վեներա» և «Մագելան» տիեզերակայաններն իրականացրել են.մոլորակի ռադարային տարածքները կանխորոշված հատվածներում: Արդյունքում մենք գիտենք, թե ինչ է թաքնված Վեներայի վրա խիտ ամպերի հետևում: Հետազոտվել են նաև Մարսը, Յուպիտերը, Մերկուրին։
Կոտելնիկովի զարգացումները կիրառություն են գտել ուղեծրային կայաններում և ժամանակակից ռադիոաստղադիտակներում:
1998 թվականին Վ. Ա. Կոտելնիկովը արժանացել է ֆոն Կարմանի մրցանակի։ Սա Տիեզերագնացության միջազգային ակադեմիայի մրցանակն է, որը շնորհվում է ստեղծագործ մտածողությամբ մարդկանց տիեզերական հետազոտություններում նշանակալի ավանդի համար։
Որոնել ռադիոազդանշաններ այլմոլորակային քաղաքակրթություններից
Սեթի արտաերկրային քաղաքակրթությունների ռադիոազդանշանների որոնման միջազգային ծրագիրը՝ օգտագործելով ամենամեծ ռադիոաստղադիտակները, մեկնարկել է 90-ականներին: Հենց Կոտելնիկովն է հիմնավորել այդ նպատակով բազմալիք ընդունիչներ օգտագործելու անհրաժեշտությունը։ Ժամանակակից ընդունիչները միաժամանակ լսում են միլիոնավոր ռադիոալիքներ՝ ընդգրկելով ողջ հնարավոր տիրույթը։
Նաև նրա ղեկավարությամբ աշխատանքներ են տարվել, որոնք սահմանում են ողջամիտ նեղաշերտ ազդանշանի չափանիշները ընդհանուր աղմուկի և միջամտության մեջ:
Ցավոք, մինչ այժմ այս որոնումը հաջող չի եղել: Բայց պատմության մասշտաբով դրանք անցկացվում են շատ կարճ ժամանակով։
Կոտելնիկովի թեորեմը վերաբերում է գիտության հիմնարար հայտնագործություններին։ Այն կարող է ապահով կերպով հավասարվել Պյութագորասի, Էյլերի, Գաուսի, Լորենցի և այլնի թեորեմներին:
Յուրաքանչյուր ոլորտում, որտեղ անհրաժեշտ է փոխանցել կամ ստանալ էլեկտրամագնիսական ազդանշաններ, մենք գիտակցաբար կամ անգիտակցաբար օգտագործում ենք Կոտելնիկովի թեորեմը: Հեռախոսով խոսում ենք, հեռուստացույց դիտումլսել ռադիո, օգտվել ինտերնետից: Այս ամենը հիմնականում պարունակում է ազդանշանների նմուշառման սկզբունքը։
