3.3. Использование законов развития систем
Использование законов развития систем может не только объяснить развитие существующих систем, но и прогнозировать развитие будущих.
Пример 3.9. Развитие принтеров
Кратко опишем историю развития принтера.
Потребность в принтере возникла в 1951 году, когда в США был создан первый серийный компьютер UNIVAC I (Universal Automatic Computer I), разработанный американской компанией Remington Rand. Каждый из компьютеров мог производить от 400 до 2000 вычислительных операций в секунду, что по тем временам считалось невероятной скоростью. Вычисления перепечатывались большим штатом машинисток.
Это не только обходилось слишком дорого, но и совершались ошибки.
В 1953 году корпорация Remington Rand создала первое печатающее устройство для компьютера UNIVAC 1. Устройство получило название UNIPRINTER; часть этого названия (printer) стало именем нарицательным.
Принцип действия перенесли с электрической пишущей машинки (аналогия) с некоторыми отличиями.
Изображение формировалось в результате удара соответствующей литеры по бумаге через красящую ленту.
UNIPRINTER был барабанным принтером и работал так: позади листа бумаги находился ряд молоточков, управляемых электромагнитом. Перед листом находилась красящая лента, а перед лентой вращался барабан шириной во всю страницу (120 символов), несущий 120 колец, каждое из которых содержало все буквы алфавита (рис. 3.8). Барабан непрерывно вращался, и, когда нужная буква в нужной позиции строки оказывалась над бумагой, один из молоточков бил по ней. Так, за один оборот барабана удавалось напечатать всю строку, после чего бумага подавалась вверх для печати следующей строки и т. д.
Рис. 3.8. Барабанный принтер23
Переход от электрической пишущей машинки к первому принтеру произошел благодаря использованию сразу нескольких законов.
Машинисток заменила система управления – это закон увеличения степени управляемости.
Каретка не двигалась – закон увеличения степени идеальности.
Увеличилось количество букв на барабане в 120 раз – это отход от идеальности. Это можно рассматривать и как закон перехода в надсистему.
Кроме того, использовался принцип наоборот, не литера ударяла по красящей ленте, которая оставляла след на бумаге, бумага с помощью молоточка, находящегося с другой стороны бумаги, ударялась по литере.
Позже появились наборные принтеры. В них символы на барабане были не жестко закреплены, а набирались для каждой строки. В момент печати одной строки следующая набиралась, что увеличило скорость печати до 100 страниц в минуту.
В этом решении использовался закон увеличения степени динамичности. Символы были не жестко закреплены на барабане, а набирались предварительно. Использовался принцип предварительного исполнения – во время печати строки другая подготавливалась.
Лепестковый принтер (рис. 3.9) еще больше напоминал пишущую машинку. Главной деталью этих принтеров была металлическая «ромашка», на концах подвижных лепестков которой размещались рельефные символы. «Ромашка» вращалась вокруг своей оси, молоточек бил по лепестку, прижимая к бумаге через красящую ленту и оставляя оттиск. Поменяв «Ромашку», можно было изменить шрифт или алфавит. За минуту машина печатала до 78 тыс. символов, что в сотни раз быстрее скорости самой проворной машинистки.
Рис. 3.9. Лепестковый принтер24
Здесь были использованы закон увеличения степени идеальности – количество символов сократилось и не повторялось, и закон увеличения степени динамичности – каждый знак подвижный.
Матричный механизм изобрела компания Seiko Epson в 1964 году. Принцип печати прост: матрица – набор нескольких маленьких иголок, которые и формируют необходимый символ. Иголки ударяют по бумаге через красящую ленту, и получается точечное изображение (рис. 3.10).
Рис. 3.10. Матричный принтер25
В данном принципе печати использовалась одна из тенденций закона увеличения степени динамичности – закономерность увеличения степени дробления. Каждый из знаков разбит на составляющие части – иголочки. Кроме того, это использование закона увеличения степени идеальности – количество частей уменьшилось, нет отдельных частей с отдельными символами – универсальное устройство, создающее любой символ или рисунок.
Хотелось бы обратить внимание на тенденцию уменьшения числа используемых символов: в барабанном принтере – 120 комплектов символов; в лепестковом – один комплект символов; в матричном – ни одного комплекта.
С этого момента принтеры стали изображать не только символы, но и любой рисунок, но пока только в черно-белом исполнении или ином одноцветном виде, когда вместо черного цвета использовалась лента другого цвета.
Струйная печать разрабатывалась параллельно с игольчатым принципом. Научную основу в этом направлении заложил британский физик и нобелевский лауреат Лорд Рэлей, который еще в XIX веке изучал распад струи жидкости и формирование капель, а патент на данный способ печати выдан Вильяму Томпсону (William Thomson) в 1867 году.
Принцип действия струйных принтеров похож на матричные принтеры – изображение на носителе формируется из точек. Вместо иголочек используется матрица, микроскопические струи краски.
Существует два принципа действия выстраивания струй краски на бумагу, пьезоэлектрический и повышение температуры (технология газовых пузырьков).
В пьезоэлектрической технологией печати каждое сопло имеет пьезокристаллическую мембрану, которая под действием электрического импульса выгибается, выталкивая из сопла чернильную каплю. Потом в сопло из картриджа поступает новая порция чернил.
В технологии газовых пузырьков каждое сопло снабжено микроскопическим нагревателем, который мгновенно нагревает чернила до температуры кипения (500 оС). Образующийся пар выдавливает из сопла каплю чернил. После отключения нагрева чернила остывают, и в сопло из картриджа поступает новая порция чернил.
Струи выстреливаются через микросопла, диаметр которых меньше человеческого волоса.
История создания струйного принтера изложена в26.
В данном принципе печати использовалась одна из тенденций закона увеличения степени управляемости – замена поля. Механическое поле (удар) заменено струей краски, которая управляется или нагревом (тепловым полем) или пьезоэффектом. В случае использования пьезоэффекта – это использования закона перехода на микроуровень.
Лазерный принтер. В конце 1938 годов американец Честер Карлсон получил первое ксерографическое изображение, использовав статическое электричество для переноса тонера (сухих чернил) на бумагу. На этом принципе копировальных аппаратов основана работа и лазерного принтера.
На алюминиевый цилиндр (фотобарабан), покрытый тонкой пленкой фоточувствительного полупроводника, подается отрицательный заряд, а затем лазерный луч снимает этот заряд там, где необходима печать. Далее на барабан наносится порошкообразная краска, которая прилипает в «обеззараженных» местах. И когда барабан соприкасается с бумагой, на ней остается отпечаток, который благодаря высокой температуре надежно приклеивается к поверхности (рис. 3.11).
