Он тогузунчу кылымдын аягында жана 20-кылымдын башында телефон жана радио байланышы тез өнүккөн. 1882-жылы Россиядагы биринчи телефон станциясы Петербургда ишке киргизилген. Бул станциянын 259 абоненти болгон. Ал эми Москвада ошол эле учурда 200 жазылуучу болгон.
1896-жылы Александр Попов 250 метр аралыкка эки гана сөздөн турган биринчи радиосигналды тараткан: "Генрих Герц".
Байланыштын өнүгүшү технологиялык прогресстин алдыңкы сабында болду. Андан бери бир кылымдан бир аз ашык убакыт өттү жана бул тармактагы илимпоздордун жана инженерлердин эмгегинин аркасында биз дүйнө кандай өзгөргөнүн көрүп жатабыз.
Биз жашообузду телефонсуз, радио байланышсыз, телевизорсуз жана интернетсиз элестете албайбыз. Бул электромагниттик толкундардын таралышына негизделген, анын теориясы Джеймс Клерк Максвелл тарабынан XIX кылымдын ортосунда иштелип чыккан. Электромагниттик толкундар пайдалуу сигналдардын алып жүрүүчүсү болуп саналат жана сигналдарды берүү теориясында орус окумуштуусу жана инженери, академик Владимир Александрович Котельниковдун теоремасы фундаменталдуу роль ойнойт.
Илимге Котельниковдун теоремасы деген ат менен кирди.
Владимир АлександровичКотельников
Болашак академик 1908-жылы Казан университетинин окутуучуларынын үй-бүлөсүндө туулган. MVTU им. Бауман, Москва мамлекеттик университетинде аны кызыктырган лекцияларга катышкан. 1930-жылы Котельников окуган электротехника факультети Москванын энергетикалык институтуна айландырылып, Котельников аны бүтүргөн. Окууну аяктагандан кийин ар кандай университеттерде жана лабораторияларда иштеген. Согуш учурунда ал Уфадагы жабык илимий-изилдөө институтунун лабораториясын жетектеп, анда коопсуз байланыш каналдары жана билдирүүлөрдү коддоо маселелери менен алектенген.
Болжол менен мындай окуялар Солженицын тарабынан «Биринчи тегеректе» романында айтылган.
Кырк жылдай «Радиотехниканын негиздери» кафедрасын жетектеп, радиотехника факультетинин деканы болгон. Кийин СССР илимдер академиясынын радиотехника жана электроника институтунун директору болуп калды.
Тийиштүү адистиктердин бардык студенттери дагы эле Котельниковдун «Радиотехниканын теориялык негиздери» деген окуу китеби боюнча окуп жатышат.
Котельников ошондой эле радиоастрономиянын, океандардын радиофизикалык изилдеелерунун жана космос мейкиндигин изилдеенун проблемалары менен да алектенген.
Ал дээрлик 97 жашында жазылган «Модель кванттык механика» аттуу акыркы эмгегин жарыялоого үлгүргөн жок. Ал 2008-жылы гана чыккан
В. А. Котельников 2005-жылы 11-февралда 97 жашында каза болгон. Эки жолу Социалисттик Эмгектин Баатыры, көптөгөн өкмөттүк сыйлыктар менен сыйланган. Кичи планеталардын бири анын ысымы менен аталган.
Котельников теоремасы
Байланыш системаларын өнүктүрүүкөптөгөн теориялык суроолорду жаратат. Мисалы, кабыл алуу учурунда маалыматты жоготуп албаш үчүн, ар кандай физикалык түзүлүштөгү, өткөрүү жөндөмдүүлүгү ар кандай байланыш каналдары аркылуу кандай жыштык диапазонуна берилиши мүмкүн экендиги жөнүндө сигналдар.
1933-жылы Котельников өзүнүн теоремасын далилдеген, башкача айтканда, үлгү алуу теоремасы деп аталат.
Котельников теоремасынын формуласы:
Эгер аналогдук сигнал чектүү (туурасы чектелген) спектрге ээ болсо, анда ал жогорку жыштыктан эки эсе жогору жыштыкта алынган дискреттик үлгүлөрдөн бир жактуу жана жоготуусуз реконструкцияланышы мүмкүн.
Сигналдын узактыгы чексиз болгон идеалдуу учурду сүрөттөйт. Анын үзгүлтүктөрү жок, бирок спектри чектелген (Котельниковдун теоремасы боюнча). Бирок чектелген спектрдеги сигналдарды сүрөттөгөн математикалык модель практикада реалдуу сигналдарга жакшы колдонулат.
Котельников теоремасынын негизинде үзгүлтүксүз сигналдарды дискреттик берүү ыкмасын ишке ашырууга болот.
Теореманын физикалык мааниси
Котельниковдун теоремасын төмөнкүчө жөнөкөй сөз менен түшүндүрүүгө болот. Эгер белгилүү бир сигналды берүү керек болсо, анда аны толугу менен берүү зарыл эмес. Сиз анын көз ирмемдик импульстарын өткөрө аласыз. Бул импульстардын берилүү жыштыгы Котельников теоремасындагы тандап алуу жыштыгы деп аталат. Ал сигнал спектринин жогорку жыштыгынан эки эсе көп болушу керек. Бул учурда, кабыл алуу учунда сигнал бурмаланбастан калыбына келтирилет.
Котельниковдун теоремасы дискретизация жөнүндө абдан маанилүү тыянактарды чыгарат. Сигналдардын ар кандай түрлөрү үчүн ар кандай үлгү алуу ылдамдыгы бар. Каналынын туурасы 3,4 кГц болгон үн (телефон) билдирүүсү үчүн - 6,8 кГц жана телесигнал үчүн - 16 МГц.
Байланыш теориясында байланыш каналдарынын бир нече түрү бар. Физикалык деңгээлде - зымдуу, акустикалык, оптикалык, инфракызыл жана радио каналдар. Жана теорема идеалдуу байланыш каналы үчүн иштелип чыкканы менен, ал каналдардын бардык башка түрлөрүнө тиешелүү.
Көп каналдуу телекоммуникация
Котельниковдун теоремасы көп каналдуу телекоммуникациянын негизин түзөт. Импульстарды тандап алуу жана берүү учурунда импульстардын ортосундагы мезгил алардын узактыгынан бир топ чоң болот. Бул бир сигналдын импульстарынын интервалдарында (бул кызматтык цикл деп аталат) башка сигналдын импульстарын берүү мүмкүн экендигин билдирет. 12, 15, 30, 120, 180, 1920 үн каналдары үчүн системалар ишке киргизилген. Башкача айтканда, бир эле учурда бир жуп зым аркылуу 2000ге жакын телефон сүйлөшүүлөрүн өткөрүүгө болот.
Котельников теоремасынын негизинде, жөнөкөй сөз менен айтканда, дээрлик бардык заманбап байланыш системалары пайда болгон.
Гарри Найквист
Илимде кээде болгон сыяктуу, окшош көйгөйлөр менен алектенген илимпоздор дээрлик бир убакта бир жыйынтыкка келишет. Бул абдан табигый нерсе. Ушул убакка чейин сакталуу мыйзамын ким ачкан – Ломоносов же Лавуазье, ысытуу лампасын ойлоп тапкан – Яблочкин же Эдисон, радиону ойлоп тапкан – Попов же Маркони тууралуу талаш-тартыштар басыла элек. Бул тизме чексиз.
Ооба,Швед тектүү америкалык физик Гарри Найквист 1927-жылы "Certain Problems of Telegraph Transmission" журналында Котельниковдун изилдөөсүнө окшош тыянактар менен изилдөөсүн жарыялаган. Анын теоремасы кээде Котельников-Никвис теоремасы деп аталат.
Гарри Найквист 1907-жылы туулган, Йель университетинде докторлук даражасын алган жана Bell Labs лабораториясында иштеген. Ал жерде күчөткүчтөрдөгү жылуулук ызы-чуунун маселелерин изилдеген, биринчи фототелеграфты иштеп чыгууга катышкан. Анын эмгектери Клод Шеннондун андан аркы өнүгүүсү үчүн негиз болуп кызмат кылган. Nyquist 1976-жылы каза болгон
Клод Шеннон
Клод Шеннон кээде маалымат доорунун атасы деп аталат - анын коммуникация теориясына жана информатикага кошкон салымы абдан чоң. Клод Шеннон 1916-жылы АКШда төрөлгөн. Ал Bell лабораториясында жана бир катар америкалык университеттерде иштеген. Согуш учурунда ал Алан Тюринг менен бирге немис суу астында жүрүүчү кайыктарынын коддорун чечмелөө үчүн иштеген.
1948-жылы «Байланыштын математикалык теориясы» деген макаласында ал маалыматтын минималдуу бирдигин белгилөө катары бит терминин сунуш кылган. 1949-жылы ал (Котельниковдон көз карандысыз) анын дискреттик үлгүлөрүндөгү сигналды кайра курууга арналган теореманы далилдеген. Кээде Котельников-Шеннон теоремасы деп аталат. Ырас, Батышта Никвист-Шеннон теоремасынын аталышы көбүрөөк кабыл алынат.
Шэннон коммуникация теориясына энтропия түшүнүгүн киргизген. Мен коддорду окудум. Анын эмгегинин аркасында криптография толук кандуу илимге айланды.
Котельников жана криптография
Котельников ошондой эле коддордун маселелери менен жанакриптография. Тилекке каршы, СССРдин убагында коддорго жана шифрлерге байланыштуу бардык нерселер катуу классификацияланган. Ал эми Котельниковдун көптөгөн эмгектерин ачык жарыялоо мүмкүн эмес. Бирок ал коддорун душман ача албаган жабык байланыш каналдарын түзүүнүн үстүндө иштеген.
1941-жылы 18-июнда, дээрлик согушка чейин Котельниковдун «Автоматтык шифрлөөнүн негиздери» деген макаласы жазылып, 2006-жылдагы «Кванттык криптография жана Котельниковдун бир жолку ачкычтар жана окуулар боюнча теоремасы» жыйнагында жарыяланган.
Ызы-чуу иммунитети
Котельниковдун эмгегинин жардамы менен ызы-чуунун потенциалдуу иммунитетинин теориясы иштелип чыккан, ал маалымат жоголуп кетпеши үчүн байланыш каналында болушу мүмкүн болгон интерференциянын максималдуу көлөмүн аныктайт. Идеалдуу кабылдагычтын реалдуулуктан алыс болгон варианты каралат. Бирок байланыш каналын жакшыртуу жолдору так аныкталган.
Космосту изилдөө
Котельников башкарган бригада космостук байланыштын, автоматика-нын жана телеметриянын система-ларына зор салым кошту. Сергей Павлович Королев космос енер жайынын проблемаларын чечууге Котельников лабораториясын катышты.
Бир башкаруу жана өлчөө комплексине бириктирилген ондогон контролдоо жана өлчөө пункттары курулду.
Планеталар аралык космос станциялары учун радар аппаратурасы иштелип чыкты, Венера планетасынын тунук эмес атмосферасында картага тушуруу жургузулду. Котельниковдун жетекчилиги астында иштелип чыккан приборлордун жардамы менен «Венера» жана «Магеллан» космос станциялары.алдын ала аныкталган секторлордо планетанын радар аймактары. Натыйжада биз Венерада жыш булуттардын артында эмне жашырылганын билебиз. Марс, Юпитер, Меркурий дагы изилденген.
Котельниковдун иштеп чыгуулары орбиталык станцияларда жана заманбап радиотелескоптордо колдонулушун тапты.
1998-жылы В. А. Котельниковго фон Карман сыйлыгы ыйгарылган. Бул Эл аралык астронавтика академиясынын сыйлыгы, ал космосту изилдөөгө кошкон олуттуу салымы үчүн чыгармачыл ой жүгүртүүсү бар адамдарга берилет.
Жерден тышкаркы цивилизациялардын радиосигналдарын издөө
Эң чоң радиотелескоптордун жардамы менен Жерден тышкаркы цивилизациялардын радиосигналдарын издөө боюнча эл аралык программа Seti 90-жылдары ишке киргизилген. Котельников бул максатта коп каналдуу приёмниктерди колдонуунун зарылдыгын негиздеген. Заманбап ресиверлер бир эле убакта миллиондогон радио каналдарды уга алышат, бүткүл мүмкүн болгон диапазонду камтыйт.
Ошондой эле анын жетекчилиги астында жалпы ызы-чуу жана интерференцияда акылга сыярлык тар тилкелүү сигналдын критерийлерин аныктаган иш жүргүзүлдү.
Тилекке каршы, азырынча бул издөө ийгиликтүү болгон жок. Бирок тарыхтын масштабында алар өтө кыска убакытка жүргүзүлөт.
Котельниковдун теоремасы илимдеги фундаменталдуу ачылыштарды билдирет. Аны Пифагор, Эйлер, Гаусс, Лоренц, ж.б. теоремалар менен коопсуз деңгээлге коюуга болот.
Кандайдыр бир электромагниттик сигналдарды берүү же кабыл алуу зарыл болгон ар бир аймакта биз Котельников теоремасын аң-сезимдүү же аң-сезимсиз түрдө колдонобуз. Телефон менен сүйлөшөбүз, телевизор көрөбүзрадио угуу, интернетти колдонуу. Мунун баары негизинен сигналдарды тандоо принцибин камтыйт.
