Říjen 2012

Rasismus a teorie pravděpodobnosti

30. října 2012 v 5:59 | Petr |  Svět okolo
Asi je to tím, že jsem studoval v Brně a pracuju v Ostravě, ale moje zkušenosti jsou následující:
Za svůj život jsem zažil 7 pokusů o krádež dámské kabelky.
  1. Zabránil jsem tlusté Romce okrást neznámou ženskou v "šalině"
  2. Okradli moji exmanželku - nevíme kdo to byl
  3. Okradli moji exmanželku - romský klan kapsářů v černých bundách
  4. Okradli moji exmanželku - romský klan kapsářů v modrých bundách
  5. Zabránil jsem okrást sestru exmanželky když nás navštívila v Brně - opět tlustá Romka s mnoha sukněmi a šálami, ale jiná než v bodě 1.
  6. Volal jsem policajty na snědého borce, který se pokusil okrást sestru z našeho špitálu.
  7. V Polsku na tržišti se pokusili okrást Marušku (nepochybně Poláci)
Takže máme 7 zcela reálných kapesních krádeží z první ruky - sám jsem je zažil - ne že "jedna paní povídala" a 5x z toho v tom hráli úlohu Romové. Počítáme - li, že ve zdejším středoevropském regionu je jich kolem 10% populace - prostá statistika vychází poněkud nelichotivě - frekvence kapsářů v Romské populaci je 5 / 2 / 10% = 25 x vyšší než ve většinové populaci.

Jinými slovy to může znamenat, že 99,99% bílých nekrade, a 99,75% Romů nekrade. To 0.25% populace je však ta nejviditelnéjší skupina, protože pokud vás okrade kapesní zloděj - bude se Vaše statistika blížit mojí statistice.

To je veliký problém, zkresleného vnímání reality, a dokud se těch hypotetických 0.25% nestlačí alespoň na takovou úroveň, že polovina kapsářů budou běloši - je těžké veřejnost přesvědčovat. Aktivisti si mohou hrdla ukřičet, ale vždy se setkají se stejným argumentem - podobným tomu mému - 7x mě okradli a z toho 5x to byli Cigáni ....

Je s podivem, že řešení, oč je jednodušší, o to je neproveditelnější - ze strany státu je to povinnost pracovat za sociální dávky, ze strany policie je to snaha "jít do problému" a ze strany samotných Romů - je to zahodit dvojí morálku vůči bílé většině, kdy okrádáni "gadžů" je vítané a žádoucí - na rozdíl od okrádání Romů - a na své kradoucí potmstvo používat rákosku hojně a od útlého mládí.

Vidlákovo elektro 18. Řízení zesílení 2.

28. října 2012 v 5:56 | Petr |  Vidlákovo Elektro
Minule jsme probrali fyzikální svinstvo jménem radarová rovnice díky, které když posíláte signál někam do dálky tak intenzita odrazu klesá se 4 mocninou vzdálenosti - takže když nejbližší a nejvzdálenějsší cíl jsou v poměru 1: 100 odrazy od nich jsou v poměru 1: 100 000 000 - ano 1: 100 miliónům - to nemůže žádná elektronika rozumně zpracovat a proto musí odrazy od blízkých cílů zesilovat méně než odrazy od vzdálených cílů.

Dokonce jsem popsal všech 5 (mně známých) řešení celé situace, které dnes rozvineme do kondrétních schématek. Tedy:

ad 1. problém ignorovat - znamená že budeme mít buď signál přebuzený, nebo žádný, což nemusí vadit zejména tam, kde intenzita signálu nenese informaci, protože měříme třeba čas příletu (sonar) nebo frekvenci odrazu (policejní a další dopplerovské radary)
ad2. Procesor přepíná citlivost - popsal jsem to jako nejužitečnější řešení. a taky ano. Jsou celkem 2 možnosti
- buď máme útlumový článek alias dělič, ve kterém tranzistorem přepínáme zesílení - to jsou horní dva obrázky. Ten vpravo je dokonce udělán tak že GAIN 1 přepíná zesílení 1: 2 a Gain 2 1: 4 takže když zapneme oba máme útlum 1: 8. Tohle řešení má dva problémy. Jednak musíme signál nejprve ZESÍLIT abychom jej mohli UTLUMIT. Takže se klidně může stát že pri zesílení se nám zesilovač dostane do saturace a my pak budeme zeslabovat už zkreslený signál. Druhá nevýhoda je, že pokud chceme děliče řadit za sebou musíme postupmě zvyšovat jejich odpor abychom předchozí stupně nepřetížili, takže se brzy dostaneme k megaohmovým odporům, které vnášejí do signálu rušení a šum.
- proto je lepší dát přepánání odporů do zpětné vazby zesilovače jako na dolních dvou obrázcích. Ten vpravo s operačním zesilovačem je myslím jasný. Pokud je Q6 uzavřen je ve zpětné vazbě jenom jeden odpor 1K, pokud se Q6 otevře jsou ve zpětné vazbě dva 1K odpory paralelně a zesílení operačního zesilovače je 2x větší. Obrázek vlevo je trošku záhadný, protože kde je druhý odpor do děliče ? Takže když je Q5 zavřený dělá zpětnou vazbu odpor R12 a celkové zesílení je R11 / R12 = přibližně 5x. pokud tranzistor zapneme odpor R12 se nám zkratuje a zesilovač jede na plné zesílení což je přibližně 40x.

Trojku -Time gain compensation - teď přeskočíme a jdeme na
ad4 - AGC - protože AGC má pro roboty opravdu zásadní nevýhody nepředpokládám, že byste jej někdy použili, ale představte si že byste do vstupu GAIN tranzistorového zesilovače vlevo dole místo digitálního signálu 0 a 5V pustili nějaké napětí mezi tím třeba 1V - tranzistor Q5 by se poněkud poootevřel a tím by zesílení nebylo ani 5 ani 40 ale "něco mezi". Ano takto lze napětím regulovat zesílení zesilovačů, ale má to více problémů než výhod - zesílení tranzistoru Q4 totiž ovládá PROUD tranzistorem Q5 a ten závisí nejenom na signálu GAIN, ale i na zesilovaném signálu. Takže zesilovaný signál ovlivňje zesílení sebe sama - to vždy vede ke zkreslení a navíc vztah mezi napětím na GAIN a celkovým zesílením je velmi nelineární.
Ještě jsme neprobrali odkud by se v AGC vzal ten signál pro GAIN, ale to je myslím jasné, prostě bychom usměrnili signál na výstupu kaskády zesilovačů. Protože náš zesilovač je postavený tak že s ROSTOUCÍM napětím ROSTE i zesílení tak bychom usměrněný signál museli nějak převést na záporné napětí (třeba tak že bychom usměrňovali záporné půlvlny), které bychom odečítali od konstantního napětí zavedeného na GAIN -to je celé a takhe to mají i ty nejlacinější 40 let staré ruské tranzistoráky, co už nechce poslouchat ani Vaše babička.
Teď mimo čísla Lze postavit plynulou regulaci zesílení ? Samozřejmě ano a tohle schémátko se tomu blíží když se podíváte tak jsem k tranzistorovému zesilovači přidal jenom druhý tranzistor Q3, oba jsou emitory spojeny a tvoří tzv Diferenciální zesilovač, proud tranzistorem Q1 alias napětí na GAIN plynule řídí proud oběma tranzistory a zesilovač bude fungovat jako z partesu - 0V na gain - žádné zesílení - plné napětí (zde 12 voltů) - maximální zesílení (zde asi 10x) a protože se takových diferenciálních dvojic dá za sebe dát více (nedoporučuju více než 3) lze takhe řídit zesílení až v poměru 1: 1000.¨
Tranzistor Q3 se s Q2 děli o proud a to dělá se zapojením zázraky - ruší závislost zesílení na zesilovaném signálu, linearizuje to vztah mezi napětím na GAIN a zesílením a dá se to využít i ke zpracovávání diferenciálních signálů a o jejich podstatných Výhodách - viz článeček o blbuvzdornosti - co bylo řečeno o digitálních - tím spíše platí pro analogové signály.

Vracíme se k bodu 4 - Time gain compensation - zase je vám to už jasné - do GAIN vstupu zesilovače s plynulým zesílením prostě pouštíme postupně se měnící napětí - buď z DA převodníku procesoru, nebo z tzv. Generátoru pily (probereme v budoucnosti) - který produkuje přesně takové stoupající napětí, jaké potřebujeme.

Mimochodem zesilovač s plynulým zesílením je polovina Gilbert cell směšovače. Všechny směšovače stejně jako zesilovače s řiditelným zesílením vlastně násobí jedním signálem druhý signál. I směšovače se nám do robotů mohou hodit a nakonec všecno "tak nějak souvisí se vším" a až získáte pocit že ty suvislosti způsobují UFONI je čas spláchnout zbytek pervitinu do záchodu a jít navštívit nejbližšího psychiatra....
Pro příští díl nám zůstanou logaritmické zesilovače, které jsou kapitola sama pro sebe a protože jsem v nich bádal poslední dva roky mám opravdu co napsat, včetně něčeho ostřejšího na adresu elektronického byznysu...

Dnešní rada pro brunety zní : nejen minisukně ale i kombinace černých legín a minikraťásků dáva chlapům tušit "blízkost pipiny" ale přitom z žádné pozice není nic vidět i kdyby se chlap rozkrájel - uvědomily jste si to ? Víte, že blondýny to vědí (a zneužívají) už dlouho ?

Neurověda pro Geeky 15. Sluch a řeč 2.

25. října 2012 v 10:22 | Petr |  NeuroScience pro Geeky
Nadpis minulé kapitoly byl asi poněkud záhadný, proč MP3 v hlavě ? Takže zase dodávám malé shrnutí a vysvětlení - MP3 kodér vezme zvuk rozloží jej na jednotlivé frekvence a ty s různou přesností - podle nastaveného bitového toku - zapíše do MP3 souboru. Mozek (kupodivu) přitupuje ke zvuku úplně stejně, a kdybyste slyšeli zvuk ze zvukových procesorů kochleárních implantátů pro hluché je to úplně jako MP3 s extrémně nízkým datovým tokem.

Jinak pokud jste četli celý seriál dovedete si dnešní kapitolu zabývající se analýzou slyšeného a mluvením snadno odvodit sami. Takže na samotný začátek jenom v heslech
  • Rozdělení sluchové kůry na primární, sekundární a další vrstvy podle požadované abstrakce
  • Somatotopická organizace každé vrstvy
  • Masivně paralelní procesing - každý zvuk má svých pár (desítek tisíc ;-)) neuronů
Je třeba dodávat něco více ? Mozek je prostě všude nudně stejný a pro zpracování dat z reálného světa vysoce efektivní. Stejně jako naše počítače jsou všechny stejné a pro zpracování dat z reálného světa překvapivě neefektivní.
Dneska jsem zvolil jiný než svůj oblíbený 5x opakovaný obrázek mozku. Ale pojďmě vysvětlovat. Neurony z vnitřního ucha vysílají své axony do mezimozku, což byla původní sluchová oblast ryb a plazů (příroda nikdy neopouští zavedený design) tam se signál přepne na další neurony a skončí v primární sluchové oblasti označené na obrázku "auditory". Ta má "somatotopické uspořádání" tj. zvuky s podobnými frekvencemí mají blízká místa kde vlákna končí. Kolem je sekundární slucová oblast, která podrobněji analyzuje slyšené.
Jako u zraku jsme měli sekundární vrstvu která analyzovala kolečka, čtverečky čárečky v zorném poli i tady sluchová kůra analyzuje zvuky asi tím způsobem, že pokud rachot motoru má ty a ty a ty harmonické frekvence tak prostě centrum detekující rachot motoru má své dendrity v příslušných oblastech primární kůry a bere odtud informace.
V úplně nejzadnější a nejvyšší oblasti sekundární sluchové oblasti je tzv. Vernickeovo centrum - něco jako terciární kůra, která analyzuje smysl řeči ve slyšeném audiu. Lokalizaci tohoto centra známe velmi přesně už od dávných dob, protože když mozková mrtvice toto centrum zničí nastane známá situace zvaná "senzorická dysfázie" tedy stav popisovaný jako "slyším, ale nerozumím"
  1. Podívejte se do minulých dílů na obrázek mozku s Vernickeovým centrem zakresleným.
  2. Povšimněte si pozoruhodné shody žluté sluchové a oranžové zrakové mozkové kůry.
Nyní se zaměřte na oblast na obrázku zvamou "Broca Area" - Brocovo motorické řečové centrum. tam vzniká mluva - protože mluvení je motorická činnost - tedy výstup na svaly je stejně jako ostatní motorické oblasti mozek poněkud asymetrický a Brocovo centrum je jenom v dominantní polovině mozku - tedy většinou vlevo. Povšimněte si, že Brockovo centrum je velice blízko čelnímu laloku označném jako "prefrontal area" - tam dva prsty nad levým okem - běží v kůře program našeho vědomí a vůle - tam jsme "My". Naše volní pohnutky se tedy velmi snadno přenášejí do řečového centra. Smutné je, že díky mozkovým mrtvicím známe úlohu a funkci Brockova centra velmi podrobně stejně jako u Vernickeova centra. Při mrtvici v této oblasti člověk buď zmlkne zcela "motorická afázie" nebo při částečném poškození spojeném s poškozením asociačních oblastí čelního laloku človék mluví způsobem popisovaným jako "slovní salát" - fragmenty slov a vět se náhodně řadí za sebe což doktoři označují jako motorická dysfázie.

Brockovo centrum je většinou vlevo. Aniž bych chtěl zabřednout do "magického myšlení" které obestírá rozdělení mozku na pravou a levou hemisféru tak je nutno poznamenat, že to není 100% pravidlo.
  • Leváci samožřejmě mívají Brockovo centrum vpravo
  • U žen je mozek méně levo-pravě diferencovaný a tak často mívají náznak řečového centra i v nedominantní polovině mozku.
  • I praváci mají v ojedinělých případech řečové centrum vpravo
Jak je to konkrétně u vás - nevím, a mozkovou mrtvici, při které se na to často přijde vám rozhodně nepřeji.

Ještě detail ohledně syntézy řeči - samozřejmě je to jako s každou jinou motorikou - z prefrontální oblasti nad levým okem jdou signály do asociačních oblastí, které spouštějí hierarchicky organizované pohybové stereotypy zde označované jako hlásky, slabiky, slova, věty, fráze, odstavce, blábolení Václava Klause ;-)) atd...

Reforma zevnitř a problém vytí s vlky

23. října 2012 v 4:44 | Petr |  Filosofování
Přítelkyně Maruška má záchvaty "touhy po poznání" a tak jednou za čtvrt roku nárazově čte můj blog. Při posledním čtení mě šokovala dotazem, nad kterým jsem se musel hluboko zamyslet.

Cituju nepřesně : "Když kritizuješ ty prohnilé pražské profesory, proč ses nestal jedním z nich a nezměníl systém zevníř ? "
Odmyslím-li si, že bych na to neměl schopnostmi a zejnéna píli - je to otázka hodná dlouhé úvahy.
Je to takový oblíbený asertivní až agresivní argument. Sere tě politika ? Staň se poslancem ! Sere tě korupce ? Staň se soudcem ! Nechutnají ti klobásy ? Staň se řezníkem ! ATD ...

Takže celá otázka se dá snadno odmítnou poukazem na to, že ani kdyby mě naklonovali 1000x tak bych nestačil obsadit všechny pozice a zbavit společnost gaunerů, kteří ji dovedli do současného stavu.
Oázka však zní co kdybych na to měl ? Je vůbec možné první polovinu života se tvářit jako snaživý ŕiťolezec a lézt do zadku těm, které bych se v druhé polovině života snažil zničit ?
Asi by to nešlo - prostě nejsem konformista, který je rád oblíbencem pana profesora a který hromadně publikuje nekonfliktní nepodstatnosti jenom aby měl náplň do akademického životopisu. A pak ten životní obrat v polovině kariéry - včera jsem tě podporoval a dneska tě vyhodím, protože včera jsem nemohl a dneska už můžu ?
Není vlastně takový obrat horší než být gaunerem od začátku ?
Nebýt gaunerem však znamená zůstat stát mimo systém a jenom popichovat zvenčí ? Tedy došel jsem tam, kde jsem dojít musel ?
Je zvláštní, že dva největší čeští biochemici MUDr. Nejedlý z Kladna a můj šéf MUDr. Buryška z Ostravy - asi řešili ve vztahu k bolševikovi to samé. Proto ač zakladatelé oboru a nejchytřejší ve své generaci - každá učebnice o nich píše - tak nakonec zemřeli jako prostí doktoři mimo Prahu - bez akademického titulu před jménem - bez akademického titulu za jménem (obligátní MUDr. nepočítám).

A mladá (nyní už střední) generace nás - jejich žáků - hanba mluvit - včetně mně. Buď poštěkáváme zvenku - bez pozitivního účinku na celou situaci, nebo jsme splynuli se systémem, protože reformovat jej se ukázalo být po 30 letech kariéry uvnitř - psychologicky neprůchodné !

Smutné a poučné, proto i učebnice pro managery - oligofreniky - tvrdí: reformy organizací zevnitř jsou složité až nemožné. Zejména jsou nemožné když "kdo chce s vlky býti musí s nimi výti". Konec konců k tomu vlastně společné vytí slouží.

Vidlákovo elektro 17. Řízení zesílení 1.

21. října 2012 v 5:16 | Petr |  Vidlákovo Elektro
I blondýny někdy běhaly s baterkou po lese a tak je představa robota, který vysílá "nějaké paprsky" a přjímá zpět jejích odraz naprosto samozřejmá a pochopitelná. Pokud však místo čidla, které pro vás postavili jiní chtít postavit vlastní čidlo brzy narazíte na zákeřnost jménem RADAROVÁ ROVNICE. Ta má ve svém nmejjednodušším provedení tuto formu.

I = I0 / ( Dist / Dist0 )4
kde
I0 - nejvyšší intenzita signálu ve vzdálenosti Dist0
I - intenzita signálu ve vzdálenosti Dist

Takže prakticky - Trávoměr dává signál 3 volty ze vzdálenosti 0,3 m jaký signál bude dávat ze vzdálenosti 3 metry?
Jednoduché jako facka na hodině matematiky -
I = 3V / (3 / 0,3)4 = 3V /104 = 3V / 10 000 = 300uV !!!

Ó hrůzo - čidlo, které dává na blízko solidní signál nedává i na celkem krátkou vzdálenost skoro nic !!!! Pricnip je samozřejmě v tom, že signál klesá se čtvrtou mocninou vzdálenosti a to je opravdu průser. Navíc tohle platí pro každé vlnění - je jedno jestli používátě světlo, laser, infračervené diody, ultrazvuk, nebo třeba opravodový radar v radiovém pásmu.
Takže pokud máte v úmyslu něco vysílat a odraz chytat - počítejte s tím, že rozdíly v intenzitě budou enormní a vy se budete s těmito rozdíly muset nějak vyrovnat.
Pokud dobře počítám existují celkem 5 cest jak situaci řešit.
  1. Intenzita odrazu mě nezajímá - to je třeba případ ultrazvuku, kde informaci o vzdálenosti překážky přináší čas návratu echa - v takovém případě musím mít v zesilovačích dostatečné zesílení na zpracování signálu z největší možné vzdálenost a smířit se s tím, že ve všech ostatních případech dostanu ořezaný signál. Na podobném principu pracuje i frekvenčně modulované radiové vysílání, kde přijímači je v principu jedno jestli na dané frekvencí dostává sinusovku, nebo obdélníkový (nebo jakýkoliv jiný) signál, protože frekvence nese informaci ne tvar signálu.
  2. Intenzitu odrazu řídí procesor - velice jednoduchá metoda, kdy podle toho jestli je echo dobře digitalizovatelné si procesor sám nastaví zesílení přijímací cesty - takže má třeba možnosti nastavit zesílení 10x 100x a 1000x a pokus při 10x neslyší nic tak si prostě zesílení zvedne - každému tuhle metodu doporučuju používat co nejhojněji, protože v dnešní digitální době má nejlepší "poměr mezi složitostí a výkonem".
  3. Intezita odrazu se řídí podle času kdy se odraz vrátí - tzv Time gain compensation - používá se u lékařského ultrazvuku - už předem víme že pokud se odraz vrátí za určitý čas tak to bude z určité hloubky (vašeho břicha) a proto už předem nastavíme zesílení na vhodnou hodnotu. Tento systém je stejně dobrý jako bod 2, ale mnohem složitější na konstrukci, protože většinou vyžqaduje plynule regulovatelné zesílení přes několik řádů - opravdu hardcore konstruktérům dopručuju vyzkoušet, ale sám jsem se tím nikdy nezabýval.
  4. AVC zvané taky AGC - neboli automatic volume control eventuelně automatic gain control. Signál za zesilovačem se usměrní, porovná s náležitou hodnotou a podle rozdílu se řídí zesílení celé kaskády zesilovačů. Ačkoliv to zní velice složitě tak AGC má každé rádio včetně stařičkého tranzistoráku s 5 tranzistory co vám dosluhuje na chatě. O AGC najdete spoustu informací na Internetu, ale pro použití v robotech nedoporučuju. AGC totiž má "paměť" nejčastěji v podobě kondenzátoru který se nabíjí podle intenzity signálu, takže robot s čidlem postaveným na AGC by musel řešit jestli slabý signál je opravdu slabý, nebo jsou zesilovače utlumené po předchozím silném signálu. To by mohlo být pro robota smrtelné, zatímco stejného zakolísání hlasitosti rádia byste si ani nemuseli všimnout.
  5. Logaritmické zesilovače - jsou zvláštní obvody do kterých jde signál 1V - 0,1V - 0,001V - 0,0001V atd a ven z nich jde signál 5V - 4V - 3V - 2V atd .... Takže jejich zesílení se mění v širokém rozsahu a dovolím si podotknnout, že smysly živých tvorů dávají do mozku informace v logaritmickém měřítku (proč asi) - takže proto, když si v lese svítíme baterkou rozhodně nám nepřipadá že světlo z 5 metrů je 10 000 x slabší než světlo z půl metru. Postavit logaritmický zesilovač je dosti složité, nicméně někdy je to nutné, zejména v okamžiku, kdy potřebujeme obrovský rozsah vstupních signálů omezit a nemůžeme to udělat z procesoru, třeba proto, že se intenzíta mění příliš rychle - což je můj případ v Trávoměru, proto se s logaritmickými zesilovači drbu už půl roku. Na rozdíl od AGC nemá logaritmický zesilovač paměť a tudíž procesor je schopem se ze signálu na AD převodníku dopočítat okamžité hodnoty vstupního signálu.
Pro dnešek končíme, konkrétní schémátka probereme příště.

Na závěr ještě oblíbená rada pro blondýny : Proč je lepší mít chlapa, který se zajímá o roboty než chlapa, který se zajímá o fotbal ? Z chlapa co mu táhne na třicet určitě už špičkový fotbalista nebude, v robotice má až do začátku stařecké demence šanci otevřenou (i po ní, jak dokazuju na vlastním připadě...)


Neurověda pro Geeky 14. Sluch 1. - MP3 v hlavě.

18. října 2012 v 4:27 | Petr |  NeuroScience pro Geeky
Přestože sluch nemá dynamický rozsah 1027 což je impresivních 540 deciBellů jako zrak i přesto je poměr mezi prahem slyšení a prahem bolesti 130 dB, což vyžaduje jistou regulaci zesílení. Navíc se jedná o převod mechanického vlnění na elektrické impulsy, proto budeme muset probrat sluch i z mechanického hlediska.

Těžko asi hledat někoho kdo nezná ucho a nesahal si prstem do zevního zvukovodu. na dně zevního zvukovodu je bubínek. Z hlediska robotiků je to nepodstatné ale bubínek má 2/3, které jsou napnuté a snímají zvuk a 1/3 je povolená a slouží jenom jako bariéra. Příznačné pro způsob jakým příroda konstruuje zvířátka je to že mezi napnutou a povolenou částí jde bubínkem Chorda tympani - což ne nerv !!!, který vede chuťové informace z předních 2/3 jazyka do mozku. Takže pokud vám pořádně zhnisá střední ucho - ztratíte chuť. Skoro jako (někteří ) Roboti rychle splácaní před Robotour. A to už vůbec nemluvíám o tom, že pokud vám zhnisá vnitřní ucho přestanete hýbat polovinou obličeje, protože tamtudy jde Nervus facialis, který to řídí ...

Za bubínkem jsou sluchové kůstky - u savců 3 u ptáků jenom 1. Důvod proč máme 3 sluchové kůstky spočívá v tom, že mezi nimi je sval - nejmenší v lidském těle - musculus stapedius, který řídí zesílení celé mechanické soustavy a zvyšuje tím dynamický rozsah. Musculus stapedius reaguje s předstihem, takže pokud jste v dětství trpěli častými záněty středního ucha a zrovna se chystáte zařvat - jasně uslyšíte cvaknutí - jak se musculus stapedius snaží omezit citlivost ucha abychom sami sebe zbytečně neohlušovali ....
No a pak je samotné jádro celého ucha - vnitřní ucho - alias hlemýžýď - což je 2,5 závitový stočený kanálek ve spánkové kosti, který je rozdělen na tři trubičky, v kterých se šíří zvuk. Je nutno poznemnat, že zevním zvukovodem se zvuk šíří vlněním vzduchu, středním uchem se říží jako kmitání kůstek a vniřním uchem se šíří jako kmitání tekutin zvaných perilymfa a endolymfa. Protože jsou tekutiny nestlačitelné je hlemýžd rozdělen na 3 kanálky - jedním jde zvuk tam tzv. Scala tympani, druhým jde vlnění zpátky tzv Scala vestibuli. V obou je perilymfa a jsou otvůrkem ve vrcholu hlemýždě spojeny. Třetí oddíl je vyplněn endolymfou a obsahuje tzv. Cortiho orgán, ve kterém je 25 000 vláskových buněk, které snímají vibrace membrán a mění je na nervové impulsy.

Vlny které jdou přes Scala Tympaní tam a pres Scala Vestubuli zpět spolu cestou interferují a vytářejí stojaté vlnění, které spolu s měnícím se průměrem hlemýždě vytváří pro každou frekvenci typické rozložení maxim a minim oscilací - což vede už v kostěném hlemýždi k rozkladu zvuku na jednotlivé frekvence, které se pak nervovými vlákny vedou do mozku. Takže ucho používá ne složité DSP algoritmy, ale relativně jednoduchou "hardwarovou" Fourierovu transformaci. Je to poučné i pro techniky ? Vést někam 20 000 drátků se nám nechce takže asi zůstaneme u FFT. Živé organismy, které nedovedou vysílat nervové vzruchy s větši frekvencí než asi 1000 Hz však nemají jinou možnost.
Analýza zvuku ve středním uchu velice připomíní generování MP3. Taky není div, protože MP3 je na míru přizpůsobeno dokonalostem a nedokonalostem našeho sluchu. Druhá oblast podobného typu jsou kochleární implantáty, kdy místo středního ucha zašijeme pacientovi několik 16-64 elektrod, které jsou napojeny na zvukový procesor který dělá FFT a dráždí jednotlivé elektrody v kosteném hlemýždi. Zvuk, který je místo na 25 000 různých frekvencí rozdělen jenom 64 - tím vzniká zvuk, který vypadá jako když Kačer Donald křičí do roury od kamen, ale mozek si i na takový zvuk nakonec zvykne.
Další osud nervových vláken je poměnrně jednoduchý - jdou přes několik přepnutí v Thalamu do sluchové mozkové kůry, která jako obvykle má primární, sekundárnní a další asociativní oblasti. Primární sluchová kůra má jako obvykle somatotopické uspořádání - tedy zvuky blízké si svou frekvencí jsou si blízké i místem zpracování v mozku. Je vysoce pravděpodobné, že to je proto že další analýza probíhá podobným způsobem jako zrak. Tj. v sekudnární a vyšších etážích jsou pro každý myslitelný zvuk (slovo,. hudbu hluk) centra, které jsou napojena na patřičná místa v primární kůře. Toto vše probereme příště. Dnes zůstaneme ještě na poněkud nižší úrovni.

U sluchnové nervové dráhy se totiž vyskytuje zajímavý fenomén - asi 60% nervových vláken jde do opačné mozkové polokoule (jak bychom po minulých přednáškách očekávali). Menšina vláken směřuje na stejnou stranu, na které je ucho. To má za následek, že pokud dojde k úplnému zničení sluchové oblasti na jedné straně - sluch z opačné strany se jenom poněkud zhorší, ale nevymizí. To vedlo "staré kliniky" k různým spekulacím proč tomu tak je. Předpokládám. že robotikům to bude jasné okamžitě. Sluch totiž na základě rozdílné fáze zvukových vln slyšených levým a pravým uchem, stejně jako na základě rozdílné amplitudy (ta se kupodivu tolik neuplatňuje) je schopen rozlišit velice přesně i směr přicházejícího signálu. Z tohoto důvodu potřebuje informaci z vlastní i z opačné strany. A protože u senzorických funkcí není mozek rozdělen na dominantní a nedominantní hemisféru zpracovávají tuto informaci (duplicitně) sluchové oblasti na obou stranách.

Když jsme už u toho tak ucho je schopno určit nejenom zdali zvuk přichází zleva, nebo zprava, ale i shora a zdola - což nejde určit jen na základě fázového rozdílu (nemění se s výškou zdroje zvuku). To dělaní živočichové tak že jejích ušní boltce jsou buď pohyblivé (kůň, pes) nebo divně tvarované (člověk) a tím mají výrazně jinou frekvenční charakterisitiku pokud jde zvuk shora nebo zdola.

Jak je zvukový procesing v mozuku dokonalý nás přesvědší nejenom magoři známí pod krycím jménem "Audiofilové" kteří slyší i to jestli je elektrika pro jejich "gramofóón" z jaderné nebo uhelné elektrárny, ale hlavně to, že přes největší snahu se nedaří výpočtem syntetizovat zvuky přirozených hudebních nástrojů, a že i ty nejlepší "audiofilské" hi-fi soustavy mají přece jenom zvuk, který i já - hlušec - odliším od živé kapely.

V příštím díle probereme podrobně analýzu smyslu slov a generování řeči, a protože jsme probrali vše, co je z hlediska robotiků zajímavé tak patrně přespříští díl bude závěrečný a poslední.

Vzkaz ženám

16. října 2012 v 4:31 | Petr |  Svět okolo
Je podzim, ukončil jsem cyklisitickou sezónu a jezdím do práce autobusem. Na mé oblíbené lince 860333 13 nasadilo ČSAD Frýdek-Místek autobus, kde je pár sedadel v protisměru. Protože přicházím poslední - sedím tam vždy já. Přede mnou jsou většinou dvě řady mladých holek a za mími zbytek autobusu mamin v mém a vyšším věku (nepočítám-li, že s námi občas jede i chlap, který "po opici" nemůže do práce autem, kvůli zbytkovému alkoholu).

Kdykoliv sedím zády k řídíči a čelem k babám jdou mi hlavou myšlenky - nejbolestivější - na 7 let balení bab mého věku, které trvalo od rozvodu do okamžiku kdy mě nekompromisně sbalila Maruška v době kdy jí bylo 22 a mně 39 ....
Rád bych dámám nemotal hlavu a zapadl do kategorie odkvétajícího uslintaného chlapa, který vadnoucí sexualitu řeší partnerkami stále mladšími a mladšími. Ale tak to bohužel není. Opravdu jsem se upřímně snažil a po rozvodu hledal ve své věkové kategorii. Kromě Jarky, která mě převyšovala ve všech parametrech, až jsem zbaběle utekl, jsem nenašel ženu, která by po 30 nejednala převážně pod vlivem nějakých "těžkých životních zkušeností" a jejich následků. Takže jsem za těch 7 let poznal všechny možné formy ženské uraženosti a nasranosti, často z nepatrné příčiny, často podporované ženskými časopisy a často s absurdrním povzdechem "jen žena ví..." Takže se nedivte, že Maruška, které dvě nohy, dvě ruce, povolání sestry a občasné shoppování stačí k úsměvu na rtech - se mi jevila jako zázrak, kterému se nedalo nepodlehnout.
Takže sedím v autobuse, přede mnou dvě řady mladých holek, které se normálně usmívají na svět a za nimi 7 řad nasraných bab, které upřeně hledí do prázdna.... Ano dámy vím, že máte málo peněz, spoustu práce, manžela co chlastá, psychopatickou šéfovou, děti, co nezavolají, dva rozvody, tři potraty, vysoký tlak, přechod a myom dělohy ....

Ale to máme všichni - taky mám zmatenou exmanželku, její nevychovanou dceru, hypotéku, psychopatickou máti, co měla ještě 6 let sedět ve Světlé nad Sázavou za podvod atd. atd. Tohle máme všichni a je NORMÁLNÍ že to máme. Naopak velice podezřelé by bylo, kdybyste si za sebou netáhly 40 - 50 - 60 let životních průserů.

Takže je to důvod být 24 hodin denně nasraný a dávat to okatě najevo ? Nevzniká tím jenom smog, kterým zbytečně otravujete vzduch ? Navíc nemyslete si, že pokud to nasrání tak intenzivně prezentujete, že jiné ženské to vnímají. Vůbec ne, protože ty jsou uzavřené zase do své nasranosti a sebelítosti, přece každá z vás "to má v životě nejtěžší" !!! Takže to vnímám akorát já, protože ostatní chlapi jsou rádi, když neblijou ze zbytkového alkoholu a acetaldehydu....

Jako obvykle píšu do větru, abych si ulevil, a musím konstatovat, že vydržet období stmívání a plískanic do Nového roku bude asi na lince 860333 13 letos zvláště těžké.

Vidlákovo elektro 16. Vstupy digitálních obvodů.

14. října 2012 v 5:19 | Petr |  Vidlákovo Elektro
Můj "tvůrčí proces" spočívá v tom, že po dopsání blogu, brzy ráno sedím spokojeně na záchodě a najednou blesk do hlavy - boha jeho vždyť jsem ještě nevysvětlil tohle ... Šok, ale na hodinkách je 6.25 autobus jede 6.33 - nelze nic dělat než za pár dní zase pokorně sednout a psát vysvětlení, co jsem minule zanedbal.
Takovým způsobem jsme se od blbuvzdornosti dostali k ochraně proti přepólování a odtud k ochraně vstupu digitálních CMOS obvodů a tím pádem i mikrokontrolérů.

Ještě si pamatuju doby kdy se CMOS součástky dodávaly s nožičkami zkratovnými alobalovou fólií. Se všemi bezpečnostními opatřeními proti statické elektřině se zapájely, pak se teprve alobal pracně maličkou pinzetou odstraňoval a pak jste se museli hodně modlit aby vám byli elementálové příznivě naklonení a obvod fungoval.
To už dneska není nutné, CMOS obvody jsou sice citlivější než bipolární, ale můj - vidlácký - postup i bez antistatického náramku je takový , že vylezu morký z vany, obleču bavlněné pyžamo, sednu na dřevěnou židli, sánu si na topení a jdu trafopájkou !!! pájet SMD Atmely. Nikomu takový postup nedporučuju ba naopak - výslově takový postup zakazuju. Přesto probereme čím to je že se stala taková změna ?
Prostě od jisté doby to výrobce CMOS součástek přestalo bavit vyřizovat stovky reklamací a začali vstupy CMOS obvodů vybavovat ochrannými diodami - jako na obrázku. Co vídíme na obrázku je vlastně celý můj oblíbený CMOS invertor 4069, který používám nejen jako digitální obvod ale i jako analogový zesilovač. Jak jste jistě pochopili diody na vstupu se otevřou pokud se napětí dostane kousek nad napájení, nebo kousek "pod zem" a zachrání citlivá hradla CMOS tranzistorů. Tyto diody mají, boužel, dvě negativní vlastnosti - kapacitu, která (poněkud) omezuje maximální frekvenci obvodu a proud v závěrném směru, který (poněkud) snižuje vstupní odpor obvodu.

Diody vydrží na CMOS součástky poměrně vysoký proud běžně kolem 4 mA, ale jsou i obvody kde ochranné diody vydrží i 20 mA (nutno mrknout do datasheetu). Navíc tyto diody mají zvláštní nectnost - pokud je CMOS obvod bez napájení, ale na vstupech je 5V horní dioda se otevře a proud, který ji prochází udrží obvod ve funkci - tzv parazitní napájení, na které se musí dávat pozor.
Sám si dobře pamatuju jak jsem dostal kopanec od "kopajícího robota", kterého jsem kolegům pomálal tlačit do skladu. Při tlačení motory ve funkci dynama vyvinuly takové napětí, že přes vstupy se nastartoval procesor, který vydal nějaký nesmyslný příkaz a robot prudce vyjel proti smeru tlačení - všichni jsme byli pokopaní - nikoliv elektricky ale mechanicky pěkně železem (hliníkem) do holeně....

4 mA je na CMOS obvody strašně moc, ale pokud zapojíte na vstup procesrou 12 votovou "olověnku" bude konec. Jak tomu zabránit ? Nejlépe tak, že před vstup předřadíte ochranný odpor - při 12 voltech počítáme jeho hodnotu tako
(12-5 V) / 4mA = 1750 ohm
Tedy 1K8 na vstup a můžete připojit i olověnku. Problém je v tom, že CMOS vstupy mají kapacitu a odporem na vstupu způsobíte zpoždění signálu - v reálu tak 10-20 nano Sekund - to většinou není kritické, ale pokud se pohybujete v pracovních frekvencích přes 10 MHz tak už to může mít vliv.
V horní části obrázku vidíte- jak by to mělo vypadat. Obvod je jenom v náznaku - operační zesilovač aby na svém výstupu pokryl celý rozsah 0 - 5 V musí být napájen z nestabilizovaného napětí akumulátoru, které je 12V, tím se může stát že výstup OZ se dostane až k 10V to by nám digitální obvod mohlo zníčít, proto ochranný odpor. Pokud není vstupem nějaké obyčejné hradlo, ale AD převodník mikrokontoléru - máme problém, protože AD převodník vyžaduje nízký vstupní odpor kolem 1K. Pokud to chceme udělat úplně dokonale - modifikujeme zapojení jako na obrázku dole - záporná zpětná vazba nám zajistí (téměř) nulový výstupní odpor OZ, ale ochranný odpor R4 nám omezí proud aby se nezničily ochranné diody, které má mikrokontrolér úplně stejně jako každý jiný CMOS čip.

Varování na závěr - dotkli jsme se něčeho , čemu se říká ochrana proti ESD (electrostatic discharge) - to je dnes "buzzword". Tisíce velemoudrých osob, které už 30 let (nebo nikdy) nepostavily ani blikátko tohle sáhodlouze za velké prachy řeší. Proto opět varuju předem - podle mých zkušeností vám vstupy do MCU s těmito ochranami vydrží, ale jesti uděláte zkoušku na VUT, nebo vás vezmou do práce v oblasti "ochrany proti ESD" nemohu zaručit, neb jsem jenom vidlák, bez "kvalifikace v oboru".

Ještě dnešní rada brunetám. Pokud - poučena minulými díly seriálu - vstupíte v latexových kozačkách, blonďaté paruce a hedvábném negližé do robotické pracovny svého miláčka a budete falešnou hřívou eroticky pohazovat - třením "vlasů" o negližé vznikne statická elektřina, která se přes latex na kozačkách nevybije do země a jiskra jistě přeskočí... Jenom se pak nedivte když místo "vzlyků touhy" uslyšíte něco jako - "krávo - zničila jsi mi procesor za 300,-" - Prostě bavlněné triko, hygienické bombarďáky a kovová sponka v hlavě - je jistota. Statickou elektřinu raději vybijte sáhnutím na topení nebo vodovod, pak možná nastane opravdové erotické dusno - což neznamená že zmíněný divoký outfit vám nemá viset ve skříní jen tak "pro případ potřeby" .....

Ožehavá otázka peněz

11. října 2012 v 5:03 | Petr |  Roboti
Nedávno jsem s Jirkou Rottou diskutoval o tom, že distanční sloupek M3 stojí 2,80 kč zatímco imbusový šroubek M3 velice podobného vnějšího tvaru je za 20 haléřů. On, jako prodejce robotických stavebnic s mojí ideou "stavění za málo peněz" nesouhlasil, a za tento příspěvek určitě nebudu pochválen, nicméně když kluci z MLabu v Holicích prodávali své stavebnice - co si myslíte že měli zašroubované v každém rohu plošného spoje - místo distančního sloupku ?? ;-)

Takže na jedné straně jsem prvního robota postavil asi za 7000 z toho 2500 byly skutečné náklady a zbytek byly peníze promrhané na součástky, které jsem - zničil - nepotřeboval - prostavěl v prototypech - nakonec nepoužil - ztratil atd .... Pro zajímavost prvního robota na sumo - Primuse jsem postavil asi za 2000 jeho identickou (nepatrně modifikovanou) kopii Helenu za 800 a nakonec neporazitelného robota Ferdíka taky za 800 (ke všem se časem dostaneme). Takže mám možná optimistickou informaci - jakmile se v tom naučíte chodit budete vydávat peníze neustále efektivněji a efektivněji.

Nicméně pořád je tady Jirka Vácha - který v Brněnském domě dětí Junior vede kroužek elektroniky / robotiky a tvrdí - "nejvyšší cena, kterou jsme ochotni za součástky na robota zaplatit je zadarmo". Z jeho hlavy taky pochází geniální řešení - použití ojetého zubního kartáčku místo třetího kolečka na diferenciálně řízených robotech.

Jinými slovy jako se vším v součastnosti, není problém postavit robota složitého a za hodně peněz, ale jednoduchého a za málo peněz . Takže si probereme jen takové nápady, které sám používám.

Takže princip jak se roboti sravějí lacino :
  1. Nakreslete si plánek
  2. rozložte ten plánek na základní tvary, válce, koule, kvádry, tyče, plechy, úhelníky, kola atd ...
  3. choďtě po světě a tyhle tvary hledejte - v popelnici, u babičky na půdě, ve slevě v Kauflandu atd ...
Základní princip stavění za málo peněz totiž je "vydrbání se systémem". V dnešní době cena věcí jen velmi málo souvisí s náklady na jejich výrobu a daleko více s marketingem firem, takže je nutno jít "proti marketingu" a používat věci jinak než měli "marketingoví manažéři" v úmyslu.

Příklad s distančními sloupyky je myslím jasný, pokud potřebujete dlouhé distanční sloupky kupte si dlouhé šroubky M3 a pro oddělení plošných spojů si nařezejte trubičky kterými šroubky provlečete jako korálky ve stylu - plošný spoj, kroužek, plošný spoj, kroužek, plošný spoj a nakonec matičkou všechno přitáhnete. Kde sehnat trubičky ? Máte doma vypsané fixy ? V jenorázových dávkovačích na tekuté mýdlo je krásná trubička přesně té správné tuhosti a správného průměru.

Potřebujete plastové tyčky - kupte si plastová ramínka - 5 kusů bývá za 20-30 korun nařežete z nich spoustu. potřebujete větší průměr - počkejte na slevu záchodových štětek. Ještě větší průměr ? Tyčka od smetáku ?
Radlice k robotu na sumo ? Od čeho jsou plastové obracečky na smažení ? Kuchyňské náčiní je vůbec vděčné - plastové krabičky, vařechy, plastová krájecí prkna - všechno relativně kvalitní materiál za hubičku.
Nevyhazujte nepovedené plošné spoje - pokud z nich sudndáte součástky (i hrubě pilou) máte velice pevné destičky vhodné k ledasčemu. To samé platí o CDčkách, které jsou z polykarbonátu - což je král vysokopevnostního plastu.
Sám teď řeším otázku stínění elektroniky - dají se koupit stínící krabičky - pro mně nevyhovujícího rozměru - za astronomické peníze, ale taky máme pech z konzerv, plech z počítačových beden, hliníkový plech z pivních plechovek, tácky na párky z tlustého alobalu a nakonec i normální tenký alobal .
Přece jenom bych ji potřeboval zabalit do něčeho pevného a nevodivého než ji budu balit do alobalu - takže PET flašku od sodovky za 4,90 rozstřínu a mám pěkného a velmi tuhého plastu, co hrdlo ráčí. Stejně tak vysekám z PET flašky izolační podložky nejrůznějších tvarů ale pozor - podložky mezi výkonovou součástku a chladič takhle vyrábět nelze - PET (polyethylen tereftalát alias polyester ) nesnáší teplo.
V začátcích PET flašek u nás jsem do vršků lil epoxid s pilinami a po vytvrdnutí jsem vyvtal díru a měl jsem knoflík na potenciometr.....

Potřebujete nějaký specializovaný tvar ? Kupte si desku plexiskla, vyřežte části toho tvaru, které se dají vteřinovým lepdilem lepit tak pevně, že spoj je pevnější než samotná hmota. (jsou to příbuzné polymery plexi je metakrylát, lepidlo kyanoakrylát)

A tak dále a tak podobně - nemáte-li peníze - holt budete muset mít fantazíí a šikovné ruce. (pokud nemáte nic z toho do robotů se ani nepouštějte). Jenom poznámka na závěr na obrázku vidíte mého posledního (bezejmenného) robota, který je ze zbytků úplně za hubičku a když se podíváte pozorně, uvidíte, že je celý slepený vteřiňákem ze 4mm tlustého plexiskla a dokonce tam vidíte i náhradu distančních sloupků šroubky M5 a trubičkou.

Dnešní obvyklá rada pro blondýny zní - pokud najdete lak na nehty v šuplíku svého miláčka - rozhodně nemyslete na nejhorší - milenky totiž přicházejí i odcházejí už "nalakované" . V úvahu přicházejí mnohem méně závažné možnosti - jakože miláček přijal roli v travesti-show, nebo potřeboval zakápnout šroubek kapkou laku, aby se nepovolil.....

Chvála prachů za zmatenou vědu.

9. října 2012 v 4:45 | Petr |  Příroda
Po jistých neblahých zkušenostech nesmím nikoho jmenovat a jméno ani naznačovat, ale byl jsem na opravdu výborné konferenci organizované jedním z mých zaměstnavatelů. Na rozdíl od konferencí pořádaných odbornými společnostmi, které často trpí nedostatkem přednášejících a proto připomínají spíše vymývání mozku, kde ti samí lidé vykládají ty samé věci mnoho let po sobě, tady moc a prachy soukromníka způsobily, že přednášky byly velice zajímavé a poučné.

Nicméně i zde jsem bohužel viděl příznaky "světa naopak". Madicína se nám nějak rozdělila na dvě větve:
První zabývající se kariérou, granty, akademickými tituly, penězi atd.
Druhou zabývající snahou zjistit co pacientovi je a jak to léčit.

Možná to bude působit jako známka mé pokračující paranoie, ale tyto dvě složky jedou každá opačným směrem rychlostí tryskového letadla. Drobným problémem je, že na straně první je moc, firmy, prachy, akademické tituly atd. Na straně té druhé je jenom práce a dokonce možná pohrdlivý pohled kolegů. kteří jedou po "první koleji".

Nic tenhle rozštěp neilustrovalo lépe než druhý den konferece spojený s prezentací "grantových projektů". Pokud se jednalo o vyložené mrhání peněz za nesmysly typu : (poněkud fantazíruju) : "Zjišťování genové variability CTNNB1, FAM123B, SOX9, ATM, ARID1A. ACVR2A, TGFBR2, MSH3, MSH6, SLC9A9, TCF7L2, BRAF na leukocytech mužů s rakovinou konečníku" tak grantová komise vyslechla prezentaci a neměla námitek, ani když na otázku - jaké jsou výsledky vaší práce ? Dostali odpověď : "shodné s již publikovanými" (?!?!)

O něco méně nadšeně vítala grantová komise report kolegovů ze špitálu, kteří získali grantové prachy na vypalování prekanceróz jícnu vysokofrekvenčním proudem. Nejenom že za grantové prachy vyléčili několik desítek lidí, ale dokonce vydali dva články o své pionýrské činnosti ve dvou celosvětově proslulých časopisech....

No a zcela neúspěšní byli lidé s projekty zcela konkrétními - léčit diabetické nohy, léčít Raynaudův syndrom atd...

Proč tedy není problém získat 3 milióny na laboratorní blbosti, které navíc jsou z kategorie tzv. "me too science" neboli "já taky výzkumu" genů se zatím zcela nejasným významem, zatímco je problém získat 300 tisíc na léčení diabetických nohou?

Protože proto ?
Protože už Profesor Parkinson psal že schválení miliardy liber na jadernou elektrárnu trvá 5 minut, zatímco schválení 5 liber na kancelářské sponky trvá hodinu ?
Nebo je to tím, že diabetická noha má blíže k práci, zatímco CTNNB1, FAM123B, SOX9, ATM, ARID1A. ACVR2A, TGFBR2, MSH3, MSH6, SLC9A9, TCF7L2, BRAF mají blíže k raketové kariéře, čemuž každý "manažírek" snadno rozumí ?

Nevím - neřeším - mé prachy to nejsou. Jenom mě tak vzadu v lebce svědí, kolik by se dalo léčit rakovinných jícnů a hnisajících nohou za 3 milióny, za které jsme dospěli k "výsledkům stejným jako před námi v Americe" a ještě ke dvěma přednáškám - v Praze a v Olomouci....