Оптическая обработка информации. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Оптическая обработка информации - обработка информации с использованием оптич. излучения как носителя информац. сигнала и оптич. элементов для обработки. Достоинства О. о. и. связаны с возможностью быстрой параллельной обработки больших массивов информации. Наиб. характерной особенностью оптпч. сигнала как носителя информации является его двумерность. Это свойство оптич. сигнала связано с малой длиной волны света

< 1 мкм. Дело в том, что мин. размеры участка любого изображения, передаваемого с помощью волны, не могут быть меньше

В оптич. диапазоне эта величина составляет ~1 мкм², что и позволяет передавать по оптич. лучу небольшого сечения (~1 см²) большое число (до 10⁸) бит информации параллельно. Т. о., оптич. излучение даёт возможность представлять информацию в форме двумерных картинок, сменяющих друг друга во времени. Для оценки преимуществ такой формы подачи информации сравним её передачу в кино и по телевидению. В кино информация подаётся с помощью медленно движущейся киноленты со скоростью 24 кадра в секунду с большим объёмом информации в каждом кадре. В телевидении информация передаётся по радиоканалу, последовательно точка за точкой. Скорость передачи информации ~6 МГц, т. е. в 250 тысяч раз быстрее, чем в кино. Но качество изображения на киноэкране значительно выше, чем на экране телевизионном. Т. о., даже медленная параллельная подача информации может иметь преимущества перед быстрой последоват. подачей.
Ввод информации в световой луч осуществляется с помощью транспаранта или пространств. модуляторов света. Оптич. луч, модулированный в каждой точке своего поперечного сечения, позволяет обрабатывать параллельно сразу большой массив данных, представленный в форме двумерной оптич. картинки. Оптич. устройства дают возможность очень просто и быстро реализовать ряд важных интегральных операций над двумерными сигналами, таких как преобразования Фурье, Гильберта и Лапласа, нахождение свёртки и корреляции двух функций и нек-рые др. Так, обычная оптич. линза позволяет мгновенно получить фурье-спектр оптич. изображения, падающего на эту линзу. Вводя соответствующие фильтры в фокальную плоскость после линзы, можно значительно улучшить качество оптич. изображения или даже увидеть изображение невидимого фазового объекта.
Одной из важнейших проблем, решаемых при О. о. и., является задача распознавания образов. Если надо из набора произвольных двумерных картинок выбрать одну определённую, то для этого весь набор картинок (транспарантов) последовательно вводится в плоскость P₁ оптич. процессора (рис.). Точечный источник L расположен в фокусе линзы Л₁, поэтому после прохождения линзы световая волна становится плоской и освещает транспарант в плоскости Р₁. Фронт световой волны искажается транспарантом. В плоскости Р₂ помещается транспарант, являющийся согласованным фильтром для искомой двумерной картинки. Он обладает тем свойством, что компенсирует искажения волнового фронта, если падающая на него волна является двумерным фурье-спектром от искомой картинки. Если в плоскости Р₁находится искомая картинка, то согласованный с ней фильтр точно компенсирует кривизну падающей на него волны. Поле, прошедшее транспарант в плоскости Р₂, оказывается квазиплоской волной и собирается линзой Л₃ в небольшое ярко светящееся пятно в плоскости Р₃. Если в P₁ помещена к--л. другая двумерная картинка, не искомая, то компенсации фазовых искажений в плоскости Р₂ не происходит, волна после Р₂ не является квазиплоской и линза Л₃ разбрасывает свет по всей плоскости Р₃. Т. о., описанный процессор позволяет по появлению яркого пятна в центре Р₃ определить, когда в плоскости Р₁находится искомый образ. Имея набор согласов. фильтров, легко определить, какой из известных сигналов подан на вход оптич. процессора. Подобные процессоры весьма успешно использовались для распознавания букв или даже целых слов в читающих текст машинах.

Разработаны спец. оптич. схемы, позволяющие получить фильтр, согласованный с любой заранее известной двумерной картинкой. Схемы, подобные изображённой на рис., позволяют с большой скоростью, ограничиваемой только скоростью ввода информации в плоскости Р₁ и Р₂ и скоростью вывода информации из плоскости Р₃, решать задачи О. о. и. Трудности О. о. и. связаны с необходимостью быстрого ввода и вывода информации в оптич. процессор, а также недостаточной точностью обработки данных, введённых в виде аналоговых сигналов в плоскости Р₁ и Р₂. Последняя трудность устраняется при переходе к цифровым оптич. сигналам.

Литература по оптической обработке информации

Знаете ли Вы, в чем ложность понятия "физический вакуум"?

Физический вакуум - понятие релятивистской квантовой физики, под ним там понимают низшее (основное) энергетическое состояние квантованного поля, обладающее нулевыми импульсом, моментом импульса и другими квантовыми числами. Физическим вакуумом релятивистские теоретики называют полностью лишённое вещества пространство, заполненное неизмеряемым, а значит, лишь воображаемым полем. Такое состояние по мнению релятивистов не является абсолютной пустотой, но пространством, заполненным некими фантомными (виртуальными) частицами. Релятивистская квантовая теория поля утверждает, что, в согласии с принципом неопределённости Гейзенберга, в физическом вакууме постоянно рождаются и исчезают виртуальные, то есть кажущиеся (кому кажущиеся?), частицы: происходят так называемые нулевые колебания полей. Виртуальные частицы физического вакуума, а следовательно, он сам, по определению не имеют системы отсчета, так как в противном случае нарушался бы принцип относительности Эйнштейна, на котором основывается теория относительности (то есть стала бы возможной абсолютная система измерения с отсчетом от частиц физического вакуума, что в свою очередь однозначно опровергло бы принцип относительности, на котором постороена СТО). Таким образом, физический вакуум и его частицы не есть элементы физического мира, но лишь элементы теории относительности, которые существуют не в реальном мире, но лишь в релятивистских формулах, нарушая при этом принцип причинности (возникают и исчезают беспричинно), принцип объективности (виртуальные частицы можно считать в зависимсоти от желания теоретика либо существующими, либо не существующими), принцип фактической измеримости (не наблюдаемы, не имеют своей ИСО).

Когда тот или иной физик использует понятие "физический вакуум", он либо не понимает абсурдности этого термина, либо лукавит, являясь скрытым или явным приверженцем релятивистской идеологии.

Понять абсурдность этого понятия легче всего обратившись к истокам его возникновения. Рождено оно было Полем Дираком в 1930-х, когда стало ясно, что отрицание эфира в чистом виде, как это делал великий математик, но посредственный физик Анри Пуанкаре, уже нельзя. Слишком много фактов противоречит этому.

Для защиты релятивизма Поль Дирак ввел афизическое и алогичное понятие отрицательной энергии, а затем и существование "моря" двух компенсирующих друг друга энергий в вакууме - положительной и отрицательной, а также "моря" компенсирующих друг друга частиц - виртуальных (то есть кажущихся) электронов и позитронов в вакууме.

Однако такая постановка является внутренне противоречивой (виртуальные частицы ненаблюдаемы и их по произволу можно считать в одном случае отсутствующими, а в другом - присутствующими) и противоречащей релятивизму (то есть отрицанию эфира, так как при наличии таких частиц в вакууме релятивизм уже просто невозможен). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.