FestivalNauki.ru
En Ru
cентябрь-ноябрь 2019
176 городов
September – November 2019
312 cities
11-13 октября 2019
МГУ | Экспоцентр | 90+ площадок
14–16 октября 2016
Центральная региональная площадка
28–30 октября 2016
ИРНИТУ, Сибэскпоцентр
14–15 октября 2016
Центральная региональная площадка
23 сентября - 8 октября 2017
«ДонЭкспоцентр», ДГТУ
ноябрь-декабрь 2018
МВДЦ «Сибирь»,
Вузы и научные площадки города
6-8 октября 2017
Самарский университет
27-29 октября
Кампус ДВФУ, ВГУЭС
30 сентября - 1 октября
Ледовый каток «Родные города»
21-22 сентября 2018 года
ВКК "Белэкспоцентр"
9-10 ноября 2018 года
Мурманский областной Дворец Культуры
21-22 сентября 2019 года
22-23 октября 2019 года
29-30 ноября 2019 года
7-8 сентября 2019 года
27-29 сентября 2019 года
4-5 октября 2019 года
10-12 октября 2019 года

Удельная дематериализация: снижение удельного веса

Сокращение материальных затрат в производстве может быть достигнуто четырьмя основными способами: путем постепенного улучшения, не связанного с новыми материалами; путем замены (часто сравнительно быстрой) составных материалов на более легкие или долговечные альтернативы; путем повторного использования, что особенно эффективно в тех случаях, когда это приводит к значительной экономии энергии; а также путем внедрения совершенно новых устройств, которые позволяют выполнять ту же работу, тратя лишь малую часть той массы материалов, которая требовалась ранее. Первый подход обычно сводится к рационализации конструкции, что позволяет сократить затраты определенных материалов без ущерба для работы устройства. Облегченные стальные балки и композитные материалы на основе древесины – хороший пример такой рационализации, но наибольшее распространение получили легкие банки для напитков. На их примере можно объяснить и второй, и третий способ снижения удельного веса материалов, а именно относительно быструю замену материалов и их повторное использование. Замена стали на алюминий позволила снизить вес банок для прохладительных напитков, но, учитывая высокую энергоемкость производства первичного алюминия, эта замена привела к увеличению затрат на электроэнергию. Однако распространение использования переработанного алюминия позволило снизить первичные затраты на материалы и привело к значительной экономии энергии в целом. В глобальных масштабах повторная переработка стали – наиболее яркий пример такой благоприятной тенденции; в настоящее время стараются максимально избегать материалоемкого процесса получения металла из руды. Что касается последней категории, то, пожалуй, лучший пример разработки новых решений – это замена тяжелых и громоздких электронных ламп на крошечные транзисторы, а затем и на микропроцессоры из кремниевых чипов с транзисторами. На самом деле, процессы удельной дематериализации не являются взаимоисключающими и, как и в случае с банками для напитков, часто одновременно применяется несколько подходов к сокращению материальных затрат. Впрочем, все это не означает, что стремление к дематериализации стало основным фактором эволюции продукта. История практически любого вида выпускаемой продукции может быть представлена как история снижения затрат и повышения производительности, будь то в плане удобства использования, увеличения мощности, долговечности или надежности (в соответствии с логической кривой роста: дополнительные улучшения приводят к убыванию доходности).  В некоторых случаях сокращение использования материалов возглавило эти благоприятные тенденции или стало для них одним из решающих факторов: сокращение массы используемых материалов и повышение безопасности их использования явно было основной целью в процессе замены стекла на металл в банках для пива и прохладительных напитков. Сначала появились стальные банки, затем алюминиевые; и те, и другие постоянно улучшались: корпуса становились тоньше, а крышки меньше. В других случаях удельная дематериализация оказалась удачным следствием инноваций, движимых другими целями. Замена кафеля на пластиковые напольные покрытия, имитирующие кафельную плитку, была обусловлена нежеланием сделать покрытие более легким, а стремлением удешевить материалы и их укладку. На смену тяжелому стеклу, чугуну, керамическим мискам и кастрюлям на традиционной кухне пришли пластик и более тонкие металлы: основной причиной этому было снижение веса, но еще и то, что новые материалы были дешевле и, чаще всего, безопаснее. Эволюция банок для прохладительных напитков также иллюстрирует и зачастую затяжной процесс замещения материалов, и удивительные масштабы возможных улучшений. Стальные банки для хранения различных пищевых продуктов имеют долгую историю, которая восходит к началу XIX века, когда консервы впервые начали изготавливать промышленным способом Николя Аппер во Франции и Питер Дюран в Великобритании (Shepard, 2000). Впрочем, для пива и безалкогольных напитков стальные банки стали использоваться только в 1930 году и достигли наибольшей популярности в 1950-е. Первые алюминиевые банки были введены фирмой Coors в 1959 году; первой компанией, разливавшей свои напитки в них, стала Royal Crown Cola 1964 году, а в 1967 году к ней присоединились Coca Cola и Pepsi Cola (Aluminum Association, 2013). Через десять лет стальные банки для напитков стали уходить в прошлое, а затем и совсем перестали использоваться для пива в 1994 году, а для прохладительных напитков с 1996 г., но по-прежнему остались наиболее популярной упаковкой для консервированных фруктов, овощей и мяса (CMI, 2013). Алюминиевые банки изготавливаются из сплавов (содержащих около 5% магния, менее 2% марганца, а также следы железа, кремния и меди), внутри часто покрыты защитной оболочкой и имеют обжимные крышки с металлическими ушками для открывания. Первые алюминиевые банки были необычайно тяжелыми – 85 г; к 1972 году составные банки из двух деталей весили уже меньше 21 г, к 1988 году – меньше 16 г, через десять лет – в среднем 13,6 г, а в 2011 году их вес достиг 12,75 г (CMI, 2012). Это значит – допустим, что в 1980 году (когда было изготовлено 41,6 млрд банок) средний вес банки составил 19 г, а в 2010 году (когда было изготовлено 97,3 млрд банок) уже 13 г – что рост потребления банок в 2,3 раза за три десятилетия сопровождался увеличением массы алюминия лишь на 60%. Чтобы проиллюстрировать эту удельную дематериализацию, отмечу, что если бы все банки, изготовленные в 2010 году, весили бы столько же, сколько в 1980, то дополнительно потребовалось бы 580 тыс. тонн алюминия – достаточно, чтобы построить восемь самолетов «Боинг-747» или более 25 самолетов «Боинг-787» (это связано с более низким содержанием алюминия в материале последних – лишь 20% от собственного веса).  Кроме того, как уже отмечалось в предыдущей главе, алюминиевые банки являются самыми перерабатываемыми контейнерами (да и вообще самым перерабатываемым предметом) – более половины всех банок, производимых ежегодно в США (не важно, как измеряется этот показатель) сегодня приходятся на переработанный металл; на энергоемкость производства банок и его воздействие на окружающую среду удельная дематериализация, и переработка влияют совместно. 13 грамм вовсе не предел: в 2012 году один европейский производитель представил свою последнюю разработку - банку объемом 330 мл (в США выпускаются банки объемом 355 мл, это на 7,5% больше), вес которой всего 9,5 г (Ball Packaging Europe, 2012). Этот часто приводимый пример удельной дематериализации покажется вам незначительным в сравнении с намного более важным, но, тем не менее, почему-то игнорируемым эволюцией движущей силы от использования человеческого или животного труда к работе механизмов и последующим развитием двигателей. Несмотря на то, что этим фундаментальным событием пренебрегают, оно заслуживает более пристального рассмотрения. Мышцы, преобразовывающие химическую энергию пищи и корма в кинетическую энергию человека и животных, были основной движущей силой во всех доиндустриальных цивилизациях. Механические (неживые) движущие силы мало использовались в традиционном обществе, но стали необходимым условием современного экономического развития, характеризующегося индустриализацией, механизацией сельского хозяйства и урбанизацией, и приводящего к беспрецедентному улучшению качества жизни. Первые механические устройства были простыми деревянными машинами, водяными колесами (начиная с Античности) и ветряными мельницами (с раннего Средневековья), преобразующими энергию проточной воды и ветра в возвратно-поступательные или круговые движения, которые использовались для помола зерна, отжима масла из семян, распила дерева, перекачки воды и вдувания воздуха. Двигатели внутреннего и внешнего сгорания преобразуют химическую энергию топлива или биомассы в механическую энергию возвратно-поступательных или круговых движений. Внешнее сгорание стало использоваться в паровых двигателях (вода в котлах нагревалась, и пар - рабочее тело - подавался на движущие части машин) в первой половине 18 века очень неэффективно, а затем эффективность повышалась до тех пор, пока к концу 19 века она не достигла своего плато. Двигатели внутреннего сгорания начали продаваться с 1860 года, сначала стационарные, малоэффективные, тяжелые, сжигающие угольный газ, а затем более легкие бензиновые автомобильные двигатели, появившиеся в конце 1880-х. Двигатели, впервые разработанные Рудольфом Дизелем в 1890-х, были еще относительно тяжелыми, но по своей природе более эффективными. Двадцатый век принес с собой две новые категории двигателей внутреннего сгорания: газовые турбины, работающие либо на жидком топливе (керосин для реактивных самолетов), либо на газе (крупные стационарные газовые турбины – на природном газе) и ракетные двигатели, для которых используются различные виды жидкого и твердого топлива. Третий класс современных двигателей используется для преобразования кинетической энергии воды, ветра и пара в электричество. Паровые турбины появились в 1880-х годах, но и сейчас их более мощные аналоги  работают с перегретым паром из больших котлов, нагреваемых с помощью угля или газа, и уже больше столетия являются основным способом генерации электрического тока. Во многих странах с богатыми водными ресурсами значительная часть электричества вырабатывается водяными турбинами, а в последние десятилетия, особенно в Европе, – огромными трехлопастными ветряными турбинами. Вероятно, самая заметная долгосрочная тенденция, затронувшая все категории современных двигателей – это, помимо роста мощности единицы оборудования, снижение отношения удельной массы к мощности (г/Вт). Обратное этому соотношение (Вт/г), известное как отношение мощности к весу (или удельная мощность) – один из наиболее информативных параметров при оценке и сравнении производительности двигателей и машин; его вариант – тяговооруженность – описывает газовые турбины и ракетные двигатели, используемые в коммерческих и военных реактивных судах и для запуска полезной нагрузки в космос. Примем за точку отсчета производительность первых топливных механических двигателей – паровых двигателей восемнадцатого века. К 1750 году, после десятилетий мелких улучшений, паровая машина Ньюкомена стандартного размера – неэффективный паровой двигатель мощностью около 15 кВт и весом почти в 9,6 т – имела отношение массы к мощности примерно в 640 г/Вт (Smil, 2008). Три десятилетия спустя даже знаменитая паровая машина улучшенной конструкции Джеймса Уатта (запатентованная в 1765 году) остается очень тяжелой (9,2 т, 15 кВт): отношение ее массы к мощности чуть более 600 г/Вт. Эта величина сравнима с показателями двух важнейших живых сил – работающего человека и рабочей лошади. Хотя мощность кратких (анаэробных) человеческих усилий может достигать 400 Ватт (что дает нам менее 200 г/Вт), мощность непрерывного человеческого труда составляет 60-80 Вт, то есть около 1000 г/Вт полезного труда. Наиболее мощные рабочие лошади (английские Клейдесдаль, французские Першерон) весят около 1 т и развивают более 1 л.с. (745 Вт), то есть, опять же, их удельная мощность составляет около 1000 г/Вт при длительной работе (Smil, 1994). К середине девятнадцатого века удельная масса многих паровых двигателей не достигала и 500 г/Вт, а лучшая конструкция конца девятнадцатого века (паровая машина тройного расширения) - чуть менее 100 г/Вт и оставалась по-прежнему слишком тяжелой, чтобы использовать ее для недорогого автодорожного транспорта. Ситуацию изменили двигатели внутреннего сгорания. В 1874 году первый (атмосферный и стационарный) двигатель внутреннего сгорания Отто, оборудованный цилиндром высотой почти в 4 м, был очень тяжелым: его отношение массы к мощности (900 г/Вт) было в несколько раз больше, чем у лучших паровых двигателей того времени. Компрессия позволила уменьшить размер и вес двигателя и сократила это отношение примерно до 270 г/Вт к 1890 году – меньше, чем в маленьких стационарных двигателях, которыми оборудуются заводы и мастерские. Первое значительное (на порядок) улучшение было связано с появлением бензиновых двигателей, разработанных в 1880-х гг. Карлом Бенцом, Готлибом Даймлером и Вильгельмом Майбахом. К 1890 году Даймлер и Майбах представили свой первый 4-х цилиндровый двигатель, чье соотношение массы к мощности составило 30 г/ Вт (Beaumont, 1902). В 1901 году Майбах представил Mercedes 35 – прототип всех современных автомобилей – чей 4-хцилиндровый двигатель обладал мощностью  кВт при весе алюминиевого блока и радиатора всего в 230 кг – соотношение массы к мощности 8,8 г/Вт. Второе значительное улучшение было сделано уже в XX веке: автомобили из дорогостоящих причуд превратились в доступные механизмы. Первый в мире автомобиль массового производства – Model T Генри Форда – вышедший в 1908 году, изначально был оборудован 2,9-литровым четырехцилиндровым двигателем, чье соотношение массы к мощности составило 15 г/Вт. Но к тому времени, когда автомобиль был снят с производства (в 1927 году, хотя производство сменных двигателей к нему продолжалось до августа 1941 года), это соотношение снизилось до менее чем 5 г/Вт. К началу 1930-х даже такие мощные двигатели, как V12 в автомобиле «Пирс-Эрроу», обладали соотношением массы к мощности минимум в 4 г/Вт, а постепенные изменения, вносимые в двигатели до и после Второй мировой войны, постепенно привели его менее чем к 2 г/Вт к 1950-м и 1,5 г/Вт к середине 1960-х: даже 298 V8 Форда в «Мустанге» 1965 года обладал соотношением в целых 1,4 г/Вт. В самом начале двадцать первого века большинство легковых автомобилей оборудованы двигателями с соотношением массы к мощности от 1 до 1,5 г/Вт, а в наиболее мощных турбодвигателях этот показатель составляет намного меньше 1 г/Вт. Аналогичным образом, низкое отношение массы к мощности было необходимо для перехода от ранних одно- и двухместных самолетов ко все более и более тяжелым пассажирским и военным самолетам. Уилбур и Орвилл Райт разработали двигатель, который обеспечил их первый успешный полет 17 декабря 1903 г. (построенный опытным велосипедным механиком Чарльзом Тейлором): его вес составил 91 кг, а мощность – до 12 кВт, что привело к соотношению массы к мощности в 7,6 г/Вт. Две мировые войны принесли с собой новые рекордные соотношения: Liberty – первый серийный авиадвигатель в Америке – в 1917 году показал 1,34 г/Вт, а радиальный двигатель Wright R-3350 в бомбардировщиках B-29 (Superfortress) – всего 0,74 г/Вт (Gunston, 1986). Пришедший им на смену Wright R-1820-82A начал применяться перед самым переходом от крупномасштабных коммерческих перелетов к реактивным лайнерам в 1960-х; его показатель составил всего 0,59 г/Вт. Вес по своей природе более тяжелых дизельных двигателей, используемых в тяжелом дорожном, рельсовом и водном транспорте (а также пассажирских автомобилях, особенно в Европе), тоже уменьшился. Третий прототип двигателя Рудольфа Дизеля – крупная (почти 4,5 т) вертикальная стационарная машина с ходом поршня в 4 метра, используемая в испытаниях на соответствие эксплуатационным характеристикам в 1897 году, – показала максимальную мощность 13,5 кВт и соотношение массы к мощности 333 г/Вт – в три раза больше, чем лучшие крупные паровые двигатели того времени и на порядок больше, чем развивающиеся в то время бензиновые двигатели (Diesel, 1913). Первый стационарный коммерческий двигатель, поступивший в продажу в 1898 году, был очень тяжелым (296 г/Вт), но вес начал снижаться по мере развития передвижных моделей. К 1910 году морские дизельные двигатели показывали около 120 г/Вт, а в 1930 немецким инженерам удалось довести отношение массы к мощности в авиадвигателе Jumo Junkers 205 (595 кг, 647 кВт) до небывалого уровня – 0,92 (Wilkinson, 1936). Современные дизельные двигатели легковых автомобилей ненамного тяжелее, чем их бензиновые варианты: две версии Mercedes Benz OM 651, представленные в 2008 году, имеют удельную массу 1,5 и 1,35 г/Вт соответственно (Daimler, 2008), а показатель отношения массы к мощности у тяжелого транспорта (автобусы, грузовики) всего 3 г/Вт (Smil, 2010). Гораздо более тяжелые двигатели, применяемые на неэлектрифицированных железных дорогах, имеют удельную массу от 3 до 10 г/ Вт, а мощнейшие морские дизельные двигатели, применяемые в крупных контейнерных судах – около 30 г/Вт: 14-цилиндровый турбодвигатель Wärtsilä RT-fl ex96C мощностью 80,1 МВт с длиной хода поршня 2,5 м обладает удельной массой 28,72 г/Вт (Wärtsilä, 2013). Начиная с 1940-х, удельная масса легчайших моделей реактивных двигателей (газовых турбин) сократилась еще на порядок – до менее чем 0,1 г/Вт. Первый турбодвигатель Уиттла W.1, разработанный в начале 1940-х годов, имел удельную массу 0,38 г/Вт, ранние коммерческие турбореактивными двигатели середины 1950-х годов – примерно 0,25 г/Вт, а новейшие турбовентиляторные двигатели имеют удельную массу менее 0,1 г/Вт (Smil, 2010). Стандартный способ определения зависимости мощности авиадвигателей от их массы – расчет их тяговооруженности: она выросла с 1,6 в прототипах Уиттла в начале 1940-х до почти 4 в турбореактивных двигателях конца 1950-х; 5,5 в крупных турбовентиляторных двигателях 1990-х и достигла 6,3 в GE90-11B – крупнейшем турбовентиляторном двигателе, запущенном в производство в 2003 году. Это значит, что новейшим турбовентиляторным двигателям нужна лишь четверть своей массы, чтобы обеспечить единицу тяговой мощности. Но даже такие показатели недостаточны, чтобы преодолеть силу притяжения Земли – такими отношениями массы к мощности обладают только ракетные двигатели. С точки зрения тяговооруженности, ракетные двигатели продвинулись от менее чем 20 в PGM-11, установленном в Redstone - первой американской баллистической ракете – в 1958 году до почти 140 в начале 1970-х, когда группа Кузнецова разработала НК-33 – мощнейший в мире двигатель на жидком кислороде/керосине, который, впрочем, так и не был использован для своей изначальной цели – полета на Луну. Сравним эти удельные веса в тех же единицах, что и в случае с автомобильными и авиадвигателями: когда ракета Saturn V выводила Аполлон-11 на траекторию к Луне (в июле 1969 года), отношение ее массы к мощности (даже с учетом всего топлива) составило всего лишь 0,001 г/Вт. Снижение удельного веса крупнейших стационарных двигателей тоже впечатляет: отношение массы паровых турбогенераторов тепловых электростанций к их мощности сегодня на 2 порядка меньше, чем лучшие показатели паровых машин девятнадцатого века. Эти машины с удельной массой почти 100 г/Вт использовались почти во всех угольных электростанциях, но в 1891 году, всего через семь лет после получения патента, паровая турбина Чарльза Парсона весила не более 40 г/Вт; к 1914 году этот показатель снизили до 10 г/Вт; удельный вес современных крупных турбогенераторов ненамного превышает 1 г/Вт, а крупнейшие стационарные газовые турбины весят чуть больше – около 2 г/Вт. Наконец, поговорим об удельной дематериализации электронных устройств в целом и компьютеров в частности. Эти проявления процесса дематериализации считаются одними из самых ценных, и в случае с компьютерами тенденция была даже более выраженной, ведь вес устройств оказался обратно пропорционален их производительности: с уменьшением веса они стали не только меньше, но и мощнее. Это явление описывает закон Гордона Мура, сформулированный еще в 1965 году, когда наиболее сложная микросхема состояла из 50 транзисторов, и действующий уже необычайно долго. Изначально Мур предполагал, что количество транзисторов на каждой микросхеме будет удваиваться каждый год, но через десять лет продлил период удвоения до двадцати четырех месяцев (Moore, 1965, 1975). Вес компьютеров обычно сравнивают с весом системы наведения Аполлона-11, которая использовалась для управления и посадки капсулы на Луну в августе 1969 года. Этот компьютер с 2 кБ оперативной памяти весил 32 кг, что пропорционально 16 грамм/Байт (Hall, 1996). В 1981 году первый персональный компьютер IBM имел 16 КБ оперативной памяти и весил 11,3 кг, что пропорционально 0,7 г/Б. В 2011 году мой новый ноутбук Dell Studio при 4 Гб оперативной памяти и весе 3,6 кг имел удельный вес 0,0000009 г/Б. Это означает, что за 42 года, с 1969 по 2012, отношение массы к оперативной памяти снизилось на 7 порядков – такая скорость удельной дематериализации впечатляет. Впрочем, при оценке общего воздействия этой дематериализации следует начать с компьютера IBM 1981 года, поскольку система «Аполлон-11» не была ни коммерческой, ни портативной. Совокупный объем оперативной памяти около 2 миллионов компьютеров, проданных в 1981 году, составил чуть больше 30 ГБ, а их совокупная масса – 22 тысячи тонн; спустя 30 лет совокупный объем оперативной памяти более чем 300 миллионов компьютеров, проданных в 2011 году, был порядка 1,2 Эб (1018 байт), а масса – около 1,2 миллиона тонн: следовательно, совокупный прирост оперативной памяти на 7 порядков (40 миллионов раз) сопровождался увеличением общей массы лишь в 60 раз. Это исключительный пример удельной дематериализации, связанной с огромным приростом производительности, однако такое увеличение соотношения производительности и массы ограничилось только лишь устройствами, работа которых основана на микропроцессорах. Современные фотокамеры, конструкция которых изменилась с появлением микрочипов и последующим развитием цифровой фотографии, на порядок легче, чем их предшественники всего лишь 30 лет назад (я сравниваю по качеству изображения и не учитываю маленькие фотокамеры типа Instamatic, появившиеся в 1960-х). Множество новых цифровых конструкций весит всего около 100 г, в то время как стандартные зеркальные камеры 70-х и 80-х годов весили примерно по килограмму, а с теле- и макрообъективами, защитными чехлами и рулонами пленки – еще больше. Мобильные телефоны – еще более наглядный пример, так как в их развитии впечатляющая удельная дематериализация объединилась с не менее выдающимися достижениями в качестве связи и общей функциональности. В 1973 году первый мобильный телефон компании Motorola весил 1135 г; в 1984 году первое коммерческое устройство - Motorola DynaTAC 8000 X - весило 900 г; в 1994 году телефоны Nokia по-прежнему весили около 600 г; к 1998 году у компании уже были устройства весом всего 170 г; а в 2000 году мобильные телефоны в среднем весили 120 г, а самый легкий из них – всего 96,35 г (GSM Arena, 2013). С 2005 года средний вес мобильного телефона устанавливается в пределах 110 – 120 г, ведь несмотря на то, что новые телефоны становятся тоньше (средняя толщина телефона в 2000 году – 22 мм, в 2010 году – 14 мм), их дисплеи увеличиваются: средняя ширина в 2000 году составила 3,75 см, а в 2010 году – уже 7,5 см (GSM Арена, 2013). Популярные телефоны iPhone компании Apple отражают эти изменения: модель 2007 года с дисплеем шириной 6,2 см весила 135 г, iPhone 5, вышедший в 2012 году с дисплеем шириной 7,6 см, – 112 г (Apple, 2012). Мариан Тупи (Tupy, 2012) составил список 16 устройств или функций, замененных приложениями на iPhone: камера, компьютер для общения по электронной почте, радио, стационарный телефон, будильник, газета, фотоальбом, видеомагнитофон, стереомагнитофон, карта, DVD-плеер для фильмов, картотеку контактов, телевизор, диктофон и компас. Даже если мы не будем учитывать функции, которые эти устройства не могут заменить совсем хорошо (сокращенные новости не заменят настоящей газеты, крошечный экран не идет ни в какое сравнение с широкоформатным телевизором с высоким качеством изображения), останется множество эквивалентных, а иногда и превосходящих оригинал, замен: телефон – это прекрасные часы, будильник или радио; контакты в телефоне искать удобнее, чем в картотеке; GPS - лучшее средство определения местонахождения и направления, чем компас и карты; мобильный телефон может с успехом использоваться как диктофон, а многие телефоны позволяют делать лучшие фото, чем большинство стандартных зеркальных камер, не говоря уж об отсутствии необходимости покупать и проявлять пленку и печатать фотографии. Даже если мы просто сложим массы современных, то есть в основном электронных, версий замененных устройств – часов, будильника, маленького портативного радиоприемника, карманного диктофона и цифровой фотокамеры, каждый из которых весит порядка 100 г – то получим сумму в 500 г (тогда как мобильный телефон весит чуть больше 100 г); а если более либерально подойти к выбору устройств и складывать массы их механических предшественников из 1950-х, то масса замененных телефоном устройств составит несколько килограммов, что уже говорит об удельной дематериализации на несколько порядков. Запомните это впечатляющее сравнение – я вернусь к нему в предпоследнем разделе последней главы! Однако в устройствах, не основанных на микросхемах, даже близкого снижения массы не наблюдалось, а в некоторых случаях дематериализация за счет использования микропроцессоров и вовсе сопровождалась значительным увеличением общей массы продуктов. Легковые автомобили (и другие двухосные четырехколесные транспортные средства), возможно, лучший пример этой противоположной тенденции. Хотя они остаются сложными совокупностями механических компонентов (содержащих порядка 30 000 деталей), все их ключевые функции (прежде всего, синхронизация работы двигателя) и многие вспомогательные задачи (надувание подушек безопасности, возможно, является наиболее важной из них) контролируются микропроцессорами и более сложным программным обеспечением, чем в истребителях и реактивных авиалайнерах (Charette, 2009). Современные автомобили являются электронно-механическими гибридами, и на долю электроники в наиболее дорогих из них может приходиться до 40% стоимости самого автомобиля. Однако в следующем разделе я покажу, что масса среднего автомобиля, используемого для пассажирских перевозок в Америке, неуклонно растет, и причина тому не инженерная необходимость, а личные предпочтения.  Кроме того, среди огромного количества потребительских товаров ежедневного спроса, которые до сих пор не оснащены микропроцессорами (от одежды до посуды и от простых инструментов до мебели ручной сборки), не было ни одного примера, в котором масса на единицу продукта или на единицу производительности снизилась бы на несколько порядков. А примеры снижения массы на порядок (то есть так, чтобы производительность оставалась той же, а продукт стал весить 10% от своего изначального веса) чрезвычайно редки, в большинстве случаев удельная дематериализация составила менее 30% по сравнению с теми же типами продуктов, используемых предыдущим поколением.

 

Источник: Создание современного мира. Материалы и дематериализация. Глава 5.

Добавьте свой комментарий

Plain text

  • Переносы строк и абзацы формируются автоматически
  • Разрешённые HTML-теги: <p> <br>
LiveJournal
Регистрация

Другие статьи в этой рубрике

Первый снимок черной дыры

Астрономы впервые получили прямое визуальное изображение сверхмассивной черной дыры в центре галактики М 87 и ее тени.

 

 

 

Как бактерии проводят электричество

Электропроводящие выросты на поверхности бактериальных клеток устроены подобно обычным электрическим проводам – с проводящей внутренней частью и изолирующей обмоткой.

 

 

 

 

Вездесущий натрий

Крупинки натрий-хлора в солонке, бензоат в газировке и лаурилсульфат в шампуне — натрий окружает нас если не повсюду, то, по крайней мере, на кухне и в ванной.

 

 

Новости в фейсбук

Случайные статьи

Биологи изучили долговременное воздействие теплового стресса

Российские ученые разработали новый метод тестирования эффективности антибиотиков

Первая в мире 3D-ручка с холодными чернилами

Мы сообщали о проекте «3Doodler» компании WobbleWorks. Это 3D-ручка, с помощью которой можно рисовать в воздухе. Пластик расплавлялся в ручке и рисунок затвердевал, остывая.

Самолечение... Медицина у животных

Мы считаем себя самыми умными на этой планете. Мы изобрели пенициллин. Построили города, слетали в космос, нанотехнологии всякие используем в медицине… А животные – если заболеют, кто им поможет? Либо сердобольный человек, либо никто.

Ученые Политеха сделали еще один шаг к созданию вакцины против ВИЧ