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第9章 应用科技篇(2)

从此,像标准定位服务那样出现的误差,几乎没有了。差分GPS最早应用在海洋和内河航运方面。我国海岸线辽阔,航运事业发达,每天进进出出的远洋船舶和各国的远洋货轮繁多,非常需要准确的导航。在海面能见度很低时,船舶的导航尤为重要。现在只要把GPS接收机安装在船舶驾驶舱进行差分GPS定位,自动导航就实现了。

最近几年,GPS还被活跃地应用在地面车辆的定位监控上。我国公安部门和科技单位合作,成功地开发出为银行运钞车监控用的车载GPS定位跟踪系统。他们把GPS系统与电子地图地理信息系统以及集群无线通信系统相结合,使得该系统能同时监控75辆银行运钞车和50辆警车,系统监控能力达600辆。

这样,运钞车在工作时就安全多了,不论出现什么情况,都可以及时地采取措施。出租车的客运调度、工程抢修车、特快专递车、城市急救车、消防车等都可以运用车载GPS系统来提高工作效率。GPS与电子地图相结合,成为计算机化的电子地图,使汽车驾驶员轻而易举地知道自己在哪里,成了“永不迷路”的向导。把GPS汽车导航系统与移动电话结合使用,能够访问因特网上一些web站。它的内容与导航密切相关,能让你在很短时间内了解你所处的环境,以及所需要的服务信息。

令人难以置信的是,GPS系统还能对农作物的精耕细作起到极大的推动作用。运用了GPS全球卫星定位系统接收器,一位农民能够改变千百年来日耕夜息的习惯,在农作物生长最旺盛的夜晚工作而毫无差错。在21世纪,全球卫星定位系统将被安装在自来水管道、煤气管道、通信线路和电力网上。到时无论哪条管线发生故障,服务部门的人员都会及时发现并且迅速赶到出故障地点去排除。83秒的接警反应纪录就是美国利用全球卫星系统首创的。目前,我国地质测绘、航空拍照、飞机导航、防治虫害、长途运输、无线寻呼等领域都应用了GPS。

全球定位系统已渐渐地在生活的各个方面被运用,它就像一个电子指南针一样,给人们的生活和工作带来了很多方便。

真真假假的虚拟艺术

1865年,中亚地区的一个王国,派兵侵占了我国新疆,当时的清朝政府派出军队去收复新疆。一个严冬的早晨,清军向侵略者发动进攻。这些侵略者驻扎在乌鲁木齐以南的达坂城中。攻城开始之前,因为天气太冷,清军将领命令部下在城外点起三堆篝火取暖。

城中的侵略军发现无数体型高大、身穿黑衣的清兵,从天而降。他们被吓坏了,狂叫着“天兵天将来了!”乱成一团的侵略者慌忙开炮,结果炸了膛的大炮把城门炸开了一个缺口。城外的清兵抓住时机,冲进城去,一举收复了达坂城。这些“天兵天将”是哪来的呢?原来清兵生火,使气流升到空中,一群黑乌鸦飞过城市的上空,光线通过气体,折射率发生变化,使物体变了形,产生奇形怪状的幻影,就像天兵天将,把城内的士兵吓了一跳。这种由光反射和折射产生幻影的过程是大自然的一种现象。

我们也许在电影中看到过这样的镜头:在大沙漠里行走的人们,突然发现一片碧波粼粼的湖水在远处出现,岸边还有茂密的丛林和高大的寺院的倒影。

可是,人们向它的方向行进,走了老半天,还是离得那么远,过一会儿它完全消失了。这其实就是幻影。它也是因为空气反射光线不同,树丛和寺院倒影被反射出来,而热空气浮动则导致波光粼粼的景象出现。换句话说,这种景象是光制造出的幻觉。这种幻觉,骗了很多的人,也启发了人们,既然大自然能够利用光制造出景象,那么人也可以按照这一原理,用人造的光幻象,去实现自己的目的。虚拟技术就是如此。

20世纪80年代末90年代初,虚拟技术崛起。虚拟技术是一种实用技术,是由计算机硬件、软件以及各种传感器构成的三维信息的人工环境,是一种虚拟环境。虚拟技术制造的光的幻象,具有“逼真”与“交互”性,这种“逼真”“交互”性也是其最重要的特点。参与者在虚拟世界中就像处在现实环境中一样,环境像真的,人像是在真环境中,人与环境中的各种物体及现象也能相互作用。环境中的物体,按照自然规律发展和变化,而人仍然具有听觉、视觉、运动觉、触觉、味觉和嗅觉等感觉。因而,虚拟技术产生的光的幻象比自然产生的光的幻象更加丰富。

在索马里,有一小队美国海军陆战队士兵,在沙漠中搜捕艾迪德武装分子。

突然大风卷起了一场沙暴,把沙尘扬起了近100米高,一个巨大的耶稣像在沙尘中间显出来。被惊呆了的士兵,丢下了枪,跪在地上顶礼膜拜起来。过了一会儿,风停了,天空又晴朗起来,沙漠依然静静地躺在士兵的脚下,事实上,并没有沙暴发生,也没有耶稣像出现。这是怎么回事呢,这其实是美国进行的一次试验,目的是考察虚拟技术在战斗中的应用效果。试验说明,用虚拟技术造成的光的假象,可以欺骗和迷惑敌人,使敌人丧失作战能力,而增强自己的战斗力。

随着人类探索进程的不断加快,虚拟技术的运用也会越来越广泛。相应地它必将会被人类极大地发展和应用。

连通世界的“网”

如果说“地球村”的形成始于电视,那么计算机和互联网的问世则毫无疑问的加速了这种趋势。将来的世界就是一个互相连接的“网”。

1946年2月15日,世界上第一台通用电子数字计算机“埃尼阿克”(ENIAC)在美国研制成功。它当时由1郾8万个电子管组成,是一台又大又笨重的机器,体重达30多吨,占地有两三间教室大。它当时的运算速度为每秒5000次加法运算。这在当时是相当了不起的成就。

最初的计算机比现在的大得多,也慢得多,效率很低,启动的时候,周围的灯光都会黯然失色。在最初的操作中,也会出现一些事故。第二代以晶体管为基础的计算机出现于1947年。出现于20世纪60年代的第三代计算机有了硅芯片,我们现在使用的每一台计算机几乎都是它在发挥作用。

对以前的商人来说,现在的办公室太不可思议了。打字员敲击键盘的“咔嗒”声成为城市的背景音乐。装有空调的办公室一片忙碌的景象,信息被转为二进制,像电子碎花纸一样飘浮在计算机的空间里。这些机器帮助人类完成最困难的工作,以及最细小的事情。

为我们大家所熟知的互联网是由美国军方创造的,这是他们研制生产原子弹的产物。20世纪60年代,由于担心其他国家的导弹会使自己的防御交流系统瘫痪,美国军方将电脑用电话线连接起来。掌控所有信息的中心电脑不复存在,所有的信息都将被共享。这个系统很快就演变成了互联网,也就是“万维网”,这是出现在城市里的新的庞然大物,它的用户从1981年的2000名增加到1997年的上亿名。由于不同的网页保存在不同国家的计算机库中,万维网几乎无法控制。到2000年,网页的数量超过10亿。没有物理实体的产品开始具有价值,只要有足够的知识,“黑客”就能在澳大利亚布里斯班的一间卧室里窃取到最新的加拿大软件,然后从信息高速公路上迅速消失。

在每一天里,世界上都会铺设大量新电缆,以迎接“数字革命”。

当传递高质量活动画面的技术成为可能,计算机和电视就将实现联姻。到那时,新闻、体育节目、喜剧、广告……人们的选择将会无穷无尽,而且画面质量日臻完美。可以说,“数字革命”正在我们的注视下进行。

为了满足隐藏在人们心底的那份逃避尘世的渴望,计算机技术营造出一个虚幻的世界,征服了我们的想象力。在这个虚幻的世界里,没有国界、没有种族差异,文化的界限也消失得无影无踪。

第一辆蒸汽机车的发明

随着瓦特蒸汽机的问世,第一次工业革命迅速展开。这时,动力问题解决了,但由于各行各业都在发展,对材料和燃料的需求量大增。于是,运输的难题又摆在了人们面前。

传统的马车运输,由于其速度低、成本高、运量有限,已远远不能满足大工业生产的需要。新的交通工具呼之欲出。在18世纪末到19世纪初的几十年里,许多人投身研制蒸汽动力机车,其中著名的就有耶维安、斯敏顿、莫多克等人。他们研制的蒸汽机车由于有太多的缺点和不足,根本就没有实用价值。

最后,研制出具有实用价值的、方便快捷、性能稳定的蒸汽机车的历史重任落到了史蒂芬逊肩上。

乔治·史蒂芬逊,1781年出生于英国的一个矿工家庭。贫寒的家境使他根本就没机会接受教育。从8岁起,他便开始放牛贴补家用,一干就是6年。别的孩子还在玩耍时,小乔治已过早地挑起家庭的重担。在别的孩子快要进入花季的年龄,史蒂芬逊却进到了一家煤矿,当了一名见习司炉工,过早地品尝了生活的滋味。但史蒂芬逊毫不为自己出身的卑微而消沉,而是积极地投入到本职工作中去,夜以继日地学习机械、制图方面的知识,并付诸实践,很快成长为一名机械修理工、机械师,最终成为蒸汽机方面的权威。

1807年以后,史蒂芬逊开始研究、改造耶维安等人设计制造的蒸汽机车:

首先是把笨重的立式锅炉改成轻便美观、更实用的卧式锅炉;其次是为蒸汽机车设计了轨道,这种轨道与传统的马拉车铁轨有所不同,他在两条路轨之间加装了一条有齿的轨道,目的是防滑。再次,史蒂芬逊将车轮内侧加上了轮缘,可以有效防止出轨。经过一系列努力,史蒂芬逊终于在1814年设计制造了一辆全新的蒸汽机车,取名“布鲁克”。它形态粗笨,自重5吨,最打眼的是车头上的巨大飞轮。在第一次试车中,“布鲁克”牵引重为30吨的8节车厢以7千米的时速行驶。尽管这比以前的机车已大有进步,但仍因为其丑陋、漏气、缓震性能差、易坏等缺陷受到人们的讥讽:“喂,史蒂芬逊先生,你那个丑家伙是妖怪,还是魔王,把我们的牛都吓惊啦,你小心从上面掉下来摔着!”史蒂芬逊对此一言不发,他要用事实来回答他们。

乔治·史蒂芬逊花了10余年时间终于完成了对“布鲁克”的改造,于1825年制成了“旅行者”号蒸汽机车,并于当年的9月27日在达林顿至斯托克铁路上试车。那天,斯托克镇人山人海,大家都要亲眼观看“旅行者”号是怎样拖动6节煤车和20节客车的。机车在预定时刻开动了,它不负众望,毫不费力地拖动450名乘客和90吨煤,以时速24郾1千米的高速,驶向达林顿车站。

试车圆满成功,从此人类运输史的机车也驶向了新纪元。

随着性能优良的史蒂芬逊机车问世,人们很快发现铁路运输的优越性:运费低、速度快、运量大,尤其适用于大宗货物。于是,大规模修建铁路之风席卷英国,后来又波及美国,继而又波及其他欧美主要国家,蒸汽机车的发明大大加快了西方主要国家的工业进程,世界格局也由此发生着日新月异的变化。

很快,火车取代了马车成为了陆上的最主要的交通工具。为了适应大规模货运和客运的需要,欧洲和美国加快了铁路的修建速度。到19世纪末,世界上的铁路已超过5万千米。20世纪初,广大的发展中国家也开始修建铁路,到20世纪末,世界上的铁路运营里程已达到近百万千米。世界上的绝大部分的货运和客运任务都由火车来承担。美国(超过30万千米)、俄罗斯(超过14万千米)、中国(超过8万千米)、印度(超过7万千米)、英国(超过2万千米)、德国(超过2万千米)、法国(超过2万千米)、日本(超过1郾5万千米)和南非(超过1郾3万千米)是世界上修建铁路最多的国家。

当然,随着技术的改进与提高,火车的速度也远非当初可比。现在,一般火车的时速都在80千米以上。火车的动力也由以前的蒸汽改为内燃机车或电力机车。在我国,更加清洁、高效的电力机车也已开始规模化使用。法国、德国、日本和美国是使用电力机车比较多,技术也比较成熟的国家。现在法国、德国和日本等国又在研究速度更快、更清洁和无噪声的磁悬浮机车,并已取得了初步成功。2003年,我国第一条磁悬浮机车在上海正式投入使用,它的时速高达450千米。

神奇的炸弹——地雷

在美国国防部制定了空地一体作战的全球战略后,美陆军弹道研究所就曾预测到未来战场将采用机器人地雷。他们这样描述:进攻者面前的战场布满跳雷,于是敌人想方设法开辟出一条狭窄的通道,然而电子计算机比敌人更狡猾,它以1%秒的速度准确测定哪颗跳雷应该爆炸。

在这场研制机器人地雷的竞赛中,日本的军工专家想,那些国家研制的不论是轮式“跳雷”,还是鸭式“飞雷”,虽然千奇百怪,但是无一例外都是从攻击目标的外部实施进攻。这不仅使地雷的体积增长,容易暴露,从而降低战场上的生存力,而且必然要增大机器人地雷的破甲装药量和技术装置。这些弊端使他们联想到,如果能把机器人地雷制造成像蜈蚣或蛇那样,能从细微的小孔口甚至缝隙钻进工事、坦克等目标的内部爆炸,那将有以一当十、以一当百的作战效力。很快他们便研制出一种叫做“活动索状机械”的机器人地雷。

日本的军工专家便模仿蜈蚣的这种性能制造出一系列活动铰链和球状关节,每一节里都装有微型驱动器,装配起来的形态酷似蜈蚣。然后在“蜈蚣”的头部安装上“眼睛”“大脑”和“耳朵”等“自寻的”装置。这样的话,当它接收到目标电磁波、震动、红外辐射等信息后,便迅速通过电脑鉴别出目标的性质,并按预定计划决定是靠近目标钻入其内部,还是绕道而行另选目标或者就地潜伏,待机而动。

据资料显示,日本研制的这种“蜈蚣”机器人地雷,可以任意穿行于障碍物之间,甚至能机智地走出“迷宫”,灵活而又隐蔽地爬到坦克等重要装甲目标里或其薄弱部位,然后自行起爆。这种“蜈蚣”地雷还能悄然爬进深入地下的指挥所、导弹阵地等关键目标的工事内,以至在输油管路中实施爆破。

改变战争面貌的机枪

机枪是一种小口径武器,只要弹药充足,扣住扳机不放,就可以连续射击。

有些机枪装置可以实现装弹、射击、退空弹壳等一整套操作的自动化。这一类型的手枪通常被称做机械手枪,而这一类的机枪通常被称做卡宾枪或来复枪。

现代机枪的前身是半自动火炮。1718年,英国发明家、律师詹姆斯·派克为自己设计的这种“防卫枪”申请了专利。这种枪像一把巨大的左轮手枪安装在一个三脚架上,其枪管由铁或黄铜制成,有10个预装填腔,由手动旋转。当枪管中弹药耗尽,即插入另一个已装填的枪管。据记载,1722年,派克防卫枪在7分钟内连续射击63个回合。

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