Ipa ti Fisiksi ninu Imọ Kọmputa
A sábà máa ń ka ìmọ̀ físíìsì àti ìmọ̀ kọ̀ǹpútà sí àwọn ẹ̀ka méjì ọ̀tọ̀ọ̀tọ̀: físíìsì ní í ṣe pẹ̀lú òfin ìṣẹ̀dá, àwọn àyẹ̀wò, àti ìmọ̀ ìṣirò; nígbà tí ìmọ̀ kọ̀ǹpútà ní í ṣe pẹ̀lú sọ́fítíwè, àwọn algoridimu, àti àwọn ètò oní-nọ́ńbà. Síbẹ̀síbẹ̀, nígbà tí a bá ṣe àyẹ̀wò fínnífínní, àwọn méjèèjì ni a so pọ̀ mọ́ra. Ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn èrò pàtàkì nínú ìmọ̀ kọ̀ǹpútà ni a bí láti inú àwọn èrò nínú ìmọ̀ físíìsì, nígbà tí ìdàgbàsókè ìmọ̀ kọ̀ǹpútà òde òní tún ń mú ìlọsíwájú wá nínú ìmọ̀ físíìsì nípasẹ̀ àwọn ìṣe àfarawé àti ìṣàyẹ̀wò dátà. Àpilẹ̀kọ yìí ń ṣe àgbéyẹ̀wò ipa ti físíìsì nínú ìmọ̀ kọ̀ǹpútà, láti àwọn ìpìlẹ̀ ohun èlò sí àwọn ìdàgbàsókè tó ga jùlọ bíi ìmọ̀ kọ̀ǹpútà kuáńtù àti ìmọ̀ àtọwọ́dá.
1. Fisiksi gẹ́gẹ́ bí ìpìlẹ̀ ohun èlò kọ̀mpútà
Ipa ti o han gbangba julọ ti fisiksi ninu imọ-ẹrọ kọmputa ni a rii ninu ohun elo. Awọn kọnputa, laibikita bi wọn ṣe “loye” sọfitiwia wọn, wọn tun gbarale awọn ẹya ara ti o ṣiṣẹ da lori awọn ilana ti ara. Fun apẹẹrẹ, awọn transistors ni okan ti awọn ero isise ati iranti. Awọn transistors ode oni lo awọn ohun-ini ti awọn semiconductors ti a ṣalaye nipasẹ fisiksi ipo-solid ati awọn mekaniki kuatomu. Awọn imọran bii awọn ẹgbẹ agbara (awọn gaps band), gbigbe elekitironi, doping, ati ihuwasi awọn elekitironi laarin awọn ohun elo pinnu boya chip kan yara, munadoko agbara, ati iduroṣinṣin.
Síwájú sí i, ìṣàkóso ooru nínú àwọn ero isise jẹ́ ìṣòro pàtàkì kan nínú fisiksi kilasika. Bí iṣẹ́ CPU tàbí GPU bá ti pọ̀ tó, bẹ́ẹ̀ ni agbára náà ṣe máa ń yípadà sí ooru tó pọ̀ sí i. Tí a kò bá ṣàkóso rẹ̀, ooru lè ba iṣẹ́ jẹ́ tàbí kí ó ba àwọn èròjà jẹ́. Nítorí náà, apẹ̀rẹ̀ ìtútù—láti àwọn heatsinks àti àwọn afẹ́fẹ́ sí àwọn ètò ìtútù omi sí ìṣètò àwọn èròjà—dá lórí àwọn èrò ìgbésẹ̀ ooru (ìdarí, convection, radiation) àti ìṣiṣẹ́ omi.
2. Ẹ̀rọ itanna, àwọn àmì ìfiranṣẹ́, àti ìbánisọ̀rọ̀ dátà
Kọ̀ǹpútà kì í dá dúró nìkan; wọ́n ń bá àwọn ẹ̀rọ míì sọ̀rọ̀ nípasẹ̀ àwọn nẹ́tíwọ́ọ̀kì àti àwọn ohun èlò ìfọ̀rọ̀wérọ̀. Físíkì àwọn ìgbì iná mànàmáná kó ipa pàtàkì níbí. Wi-Fi, Bluetooth, àwọn nẹ́tíwọ́ọ̀kì sẹ́ẹ̀lì, àti ìbánisọ̀rọ̀ sátẹ́láìtì pàápàá sinmi lórí ìtànkálẹ̀ ìgbì rédíò. Àwọn èrò bíi ìgbóhùnsáfẹ́fẹ́, ìfàsẹ́yìn, ìdàrúdàpọ̀, ariwo, ìdínkù, àti pípadánù ọ̀nà púpọ̀ jẹ́ àwọn kókó pàtàkì nínú pípinnu dídára àmì.
Nínú ìmọ̀ kọ̀mpútà, òye fisiksi àmì jẹ́ nípa ìyípadà àmì àti ìṣiṣẹ́ rẹ̀. Àtúnṣe àṣìṣe àti àwọn ọ̀nà ìyípadà dátà ti yípadà nítorí òtítọ́ ara: ariwo máa ń ní ipa lórí àwọn àmì nígbà gbogbo. Bó tilẹ̀ jẹ́ pé àwọn algoridimu àtúnṣe àṣìṣe jẹ́ agbègbè informatics, ìṣírí wọn wá láti inú àwọn ìdíwọ́ ti ara ti àwọn media àti àwọn ẹ̀rọ gbigbe.
3. Fisiksi iṣirò: iṣeṣiro bi “yàrá iṣirò oni-nọmba”
Fisiksi tun lo imọ-jinlẹ kọmputa, ṣugbọn ibatan naa jẹ ọna meji: awọn aini ti fisiksi n ṣe idagbasoke awọn ọna iṣiro tuntun. Ọpọlọpọ awọn iṣẹlẹ adayeba ni o nira lati ṣe idanwo taara nitori awọn idiyele giga, ewu, tabi ailagbara lati ṣe akiyesi taara. Nibi ni awọn iṣeṣiro kọnputa di "awọn ile-iṣẹ oni-nọmba." Awọn iṣeṣiro fluid dynamics (CFD), awoṣe oju-ọjọ, awọn iṣeṣiro ohun elo, tabi awọn iṣiro ipa-ọna particle gbogbo nilo awọn algoridimu nọmba ti o munadoko.
Láti ojú ìwòye ìmọ̀ sáyẹ́ǹsì kọ̀mpútà, ìpèníjà yìí ti fa àwọn ẹ̀ka bíi ìṣiṣẹ́ gíga (HPC), ìṣiṣẹ́ parallel, àti ìṣàtúnṣe algoridimu. Àwọn ọ̀nà bíi ọ̀nà ìṣiṣẹ́ finite element, àwọn ọ̀nà ìyàtọ̀ finite, àti Monte Carlo ni a lò láti yanjú àwọn ìṣètò fisiksi tó díjú. Nítorí náà, fisiksi kìí ṣe olùlò kọ̀mpútà nìkan ni, ṣùgbọ́n ó tún jẹ́ olùdarí ìṣẹ̀dá tuntun nínú ṣíṣe àgbékalẹ̀ àwọn architectures àti algoridimu.
4. Awọn ilana iṣiro ati imọran alaye
Ìsopọ̀ èrò tó pọ̀ sí i láàrín fisiksi àti ìmọ̀ kọ̀mpútà hàn gbangba nínú ìmọ̀ ẹ̀rọ ìṣirò àti ìmọ̀ ìwífún. Fún àpẹẹrẹ, èrò entropy farahàn nínú fisiksi láti ṣàpèjúwe ìwọ̀n ìdàrúdàpọ̀ nínú ètò kan. Lọ́nà tó yani lẹ́nu, entropy tún jẹ́ èrò pàtàkì nínú ìmọ̀ ìwífún (Shannon entropy), èyí tó ń wọn àìdánilójú tàbí àkóónú ìwífún nínú data.
Nínú àwọn ẹ̀ka ìfúnpọ̀ dátà, ìkọ̀wé, àti ẹ̀kọ́ ẹ̀rọ, àwọn èrò nípa entropy, ìṣeéṣe, àti ìpínkiri ìṣirò kó ipa pàtàkì. Àwọn àpẹẹrẹ ìṣeéṣe bíi Bayesian inference tàbí Markov chain ṣe àfihàn bí fisiksi ṣe lóye àwọn ètò tí ó ní ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn èròjà tàbí àwọn onírúurú àìròtẹ́lẹ̀. Ní ọ̀rọ̀ mìíràn, ìlànà fisiksi fún bíbá àìdánilójú àti ìṣòro mu àwọn ọ̀nà ìṣirò tí ó ń ṣàkóso dátà àti ìwífún.
5. Kọ́m̀pútà Kọ́m̀pútà: ìpàdé tààrà jùlọ ti fisiksi àti ìmọ̀ ìjìnlẹ̀
Ìṣirò ìṣírò ìṣírò ìṣírò ìṣírò jẹ́ àpẹẹrẹ tó hàn gbangba jùlọ nípa ipa tí físíìsì ní nínú ìmọ̀ kọ̀ǹpútà òde òní. Láìdàbí àwọn kọ̀ǹpútà ìṣírò ...
Láti ojú ìwòye ìmọ̀ sáyẹ́ǹsì kọ̀ǹpútà, ìṣiṣẹ́ ...
6. Fisiksi ninu awọn aworan kọmputa ati iṣefarawe wiwo
Nínú àwòrán kọ̀ǹpútà, fisiksi kó ipa pàtàkì, pàápàá jùlọ nínú àwọn ìṣe àgbéyẹ̀wò gidi. Àwọn ọ̀nà ìṣe àgbéyẹ̀wò òde òní gbìyànjú láti fara wé bí ìmọ́lẹ̀ ṣe ń bá àwọn ojú ilẹ̀ lò: àfihàn, àtúnṣe, gbígbà, tàbí tí a fọ́nká. Àwọn àpẹẹrẹ ìmọ́lẹ̀ bíi ìtọ́pinpin ìtànṣán àti ìtọ́pinpin ipa ọ̀nà ni a kọ́ lórí àwọn èrò láti inú àwọn optics onígun mẹ́ta àti fisiksi ìtànṣán.
A kìí ṣe pé a ń lo fisiksi fún ìmọ́lẹ̀ nìkan; a tún ń lò ó láti ṣe àfarawé ìṣípo àti ìbáṣepọ̀ ohun: àfarawé aṣọ, àfarawé omi, èéfín, ìbúgbàù, àti àní agbára ragdoll nínú àwọn eré. Àwọn ẹ̀rọ fisiksi ń lo àwọn òfin Newton, ìpamọ́ agbára, ìfọ́kànsí, àti ìkọlù. Bó tilẹ̀ jẹ́ pé a sábà máa ń mú un rọrùn fún iyára, àwọn ìlànà ti ara ṣì jẹ́ pàtàkì láti jẹ́ kí ìṣípo náà dàbí “ohun tí ó ṣeé fojú rí” àti pé kí ó bá ojú mu.
7. Àwọn sensọ̀, robotìkì, àti àwọn ètò tí a fi sínú rẹ̀
Ìmọ̀ sáyẹ́ǹsì kọ̀ǹpútà kìí ṣe lórí àwọn ìbòjú nìkan; ó wà nínú àwọn róbọ́ọ̀tì, ọkọ̀ ayọ́kẹ́lẹ́ aládàáni, àwọn ẹ̀rọ ìṣègùn, àti Íńtánẹ́ẹ̀tì ti Àwọn Ohun (IoT). Nínú àwọn ẹ̀rọ robotìkì àti àwọn ẹ̀rọ tí a fi sínú rẹ̀, físíìkì ni ó ń pinnu bí àwọn ẹ̀rọ ṣe “ń nímọ̀lára” ayé. Àwọn sensọ̀ bíi accelerometers, gyroscopes, magnetometers, cameras, lidar, àti radar ń ṣiṣẹ́ lórí àwọn ìlànà ara pàtó: láti inertia àti magnetic fields sí electromagnetic waves.
Lẹ́yìn náà ni àwọn algoridimu kọ̀ǹpútà ṣe àgbékalẹ̀ data sensọ láti ṣe ìṣirò ipò (ibi tí a ti ń lò ó), kọ́ àwọn máàpù, àti ṣe àwọn ìpinnu. Àwọn ọ̀nà bíi àlẹ̀mọ́ Kalman, ìfọ́mọ́ sensọ, tàbí ìṣàkóso PID ní ìbáṣepọ̀ pẹ̀lú àwọn ètò ara àti ìṣiṣẹ́ ìṣípo. Ibí ni fisiksi ti ń ran àwọn kọ̀ǹpútà lọ́wọ́ láti lóye ayé gidi, kìí ṣe data àkótán nìkan.
8. Lilo agbara ati awọn opin ti ara ti iširo
A máa ń pinnu ìlọsíwájú kọ̀ǹpútà kìí ṣe nípa agbára ìṣiṣẹ́ kọ̀ǹpútà nìkan, ṣùgbọ́n nípa agbára ìṣiṣẹ́ pẹ̀lú. Àwọn ilé ìtọ́jú dátà ń lo agbára púpọ̀, èyí sì mú kí ìṣàtúnṣe agbára jẹ́ ọ̀ràn pàtàkì. Físíìsì kó ipa nínú òye lílo agbára, ìtújáde ooru, ṣíṣe àgbékalẹ̀ ètò ìtútù, àti yíyan àwọn ohun èlò tó gbéṣẹ́ jù àti àwọn ìlànà ìṣàpẹẹrẹ ërún.
Ní pàtàkì jùlọ, ìmọ̀ físíìsì tún sọ̀rọ̀ nípa àwọn ààlà ìmọ̀ ìṣírò, fún àpẹẹrẹ nípasẹ̀ ìlànà Landauer, èyí tí ó sọ pé píparẹ́ ìwífún tí a kò lè yí padà ní iye agbára tí ó kéré jùlọ. Èyí fihàn pé ìṣirò kìí ṣe ìlànà ọgbọ́n lásán, ṣùgbọ́n ó tún jẹ́ ìlànà ti ara tí ó wà lábẹ́ òfin ìṣẹ̀dá.
Ipari
Ipa ti fisiksi ninu imọ-ẹrọ kọmputa gbooro ati ipilẹ. Fisiksi ni o ṣe ipilẹ ohun elo nipasẹ awọn semiconductors ati awọn ẹrọ itanna, o ni ipa lori ibaraẹnisọrọ data nipasẹ awọn igbi elekitironiki, o n dari idagbasoke awọn ọna iṣiro ti o ni ilọsiwaju nipasẹ awọn iṣeṣiro imọ-jinlẹ, o si pese ilana imọran nipasẹ imọran alaye ati awọn ilana iṣiro. Ni akoko tuntun, fisiksi ati alaye n sopọ taara ni iṣiro kuatomu, awọn aworan gidi, robotik, ati iṣapeye agbara.
Lílóye fisiksi ń ran àwọn onímọ̀ sáyẹ́ǹsì kọ̀mpútà lọ́wọ́ kìí ṣe pé wọ́n “ń lo” kọ̀mpútà nìkan, ṣùgbọ́n wọ́n tún ń lóye ààlà àti agbára ìmọ̀ ẹ̀rọ náà dáadáa. Ní ọ̀nà mìíràn, ìmọ̀ sáyẹ́ǹsì kọ̀mpútà ń fún físiksi ní àwọn irinṣẹ́ láti yanjú àwọn ìṣòro tí kò ṣeé ṣe tẹ́lẹ̀. Níkẹyìn, àwọn méjèèjì ń fún ara wọn lágbára: ìmọ̀ sáyẹ́ǹsì kọ̀mpútà ń tẹ̀síwájú nítorí fisiksi, àti ìlọsíwájú fisiksi nítorí ikọ́pútà.
