Microsoft Surface NUIverse

Video bağlantısı.

Neyse. Aslında orijinal niyetimden sapmadım, ama biraz da verebileceğim kadar detaylı ve sadeleşmemiş bilgiyi de eklemeyi düşündüm. Özellikle her gün çalıştığım konulardan, doktora tezimin konularından, bahsetmek istiyorum.

Yüksek lisans çalışmamın büyük bir kısmı ve şu anda yürüttüğüm doktora çalışmalarımın temelinde entegre optik denilen bir konu yatıyor. “Entegre optik” konusunun “entegre” ve “optik” kısımlarını ayrı ayrı muhtemelen duymuşsunuzdur.

Entegre devreler elinizi attığınız her elektronik aletin içerisinde bulunuyor. Normal devrelerden farkları elbette boyutları. Normal bir devrede bulunan kapasitör, direnç vb. elemanların hepsinin eşlenikleri genellikle silisyum ve bileşiklerinin/alaşımlarının bazı fiziksel özellikleri kullanılarak silisyum kristalinin desteklediği bir yüzeye işlenir. Eğer yanılmıyorsam ilk entegre devreler 1950′lere kadar uzanıyor. O günden bugüne entegre devre teknolojisi, normal devre elemanlarıyla bir bina büyüklüğünde olabilecek bilgisayar işlemcilerini pul kadar bir büyüklüğe indirebilecek seviyeye geldi. Hem de bunu o kadar verimli ve sık yapabilyor ki normalde olabilecek fiyatının belki de bin kat daha ucuzuna satılabiliyorlar.

Entegre devre örneği Intel 486 İşlemcilerinin optik mikroskop görüntüsü. (Wikipedia)

Muhtemelen bir fotodedektöre ait kontak yapıları. SEM görüntüsü. (Kaynak)

IBM'in tasarladığı bakır arabağlar. SEM görüntüsü. (Kaynak)

Entegre optiğin “entegre” kısmı buna benzer bir düzlemselleştirme (planarizasyon) işleminden geliyor. Yani entegre optiğin bileşenleri de tıpkı entegre elektroniğin bileşenleri gibi bir düzleme ve çok küçük boyutlarda işleniyor. Yine genellikle silisyum kullanılıyor ama daha farklı malzemeler de işin içinde olabiliyor. Mesela Galyum Arsenik (GaAs) ya da Germanyum (Ge). Bazı durumlarda daha egzotik yapılar bile olabiliyor.

Entegre optiğin “optik” kısmı ise ışıkla uğraşılmasından geliyor. Elektronlar yerine fotonlar kullanılıyor. Normal bir optik devreden farkı ise yine boyutları. Optik bir devre gördünüz mü bilmiyorum ama optik devreler genellikle bilimsel araştırma amaçlı kurulur. Çok düzenli bir şekilde delinmiş bir masanın üzerine çok büyük emeklerle bazen haftalar boyunca süren hizalama çalışmalarıyla lensler, demet ayırıcılar, filtreler, aynalar yerleştirilir. Çoğu zaman fotonun teli diyebileceğimiz fiberoptik kablolar işin içerisine girer. Foton, yani ışık kaynağı, genellikle laboratuvarın bir köşesinde bulunan çok güçlü bir lazerdir.

Entegre optik ise kabaca bu optik devreleri ufak bir çipe gömmeyi amaçlar. Ayna, interferometre, demet ayracı, fiberoptik kablo benzeri yapılar dalga kılavuzu denilen bir yapının zekice çeşitli şekillerde düzenlenmesiyle inşa edilir. Mesela dalga kılavuzunu yuvarlak bir şekle getirince filtre, Y şekline getirince demet ayracı yapılabilir. Dalga kılavuzunun ne olduğunu daha detaylı bir yazıda anlatırım. Ama bu etapta çipin üstüne verilen ufak bir çıkıntı diyebilriz. bu çıkıntıyı güzel ayarlarsak ışık tüm çipin içinde yüzmek yerine bu çıkıntıyı izlemeyi tercih ediyor.

Yarış pisti tipinde tasarlanmış bir halka rezonatör. SEM görüntüsü. (Kaynak)

Bir çok halka rezonatörden oluşan entegre optik devre. SEM görüntüsü. (Kaynak)

Ufak bir detay: entegre elektronik devre elemanlarının hiçbirinde dalga ile ilgili bir ibare yok, ama entegre optik devreden bahseder bahsetmez dalga kılavuzu diye bir şeyden bahsediyoruz. Neden? Elektron da dalga gibi davranmıyor mu? Elbette. Ama bir tel ya da iletkenin içinde ilerleyen elektron ile bir dalga kılavuzu ya da fiberoptik kablonun içerisinde ilerleyen fotonun iletim mekanizmaları arasında çok derin bir fark var.

Yanyana duran iki dalga kılavuzu. Bu yapıya çiftleyici deniyor. SEM görüntüsü. (Kaynak)

Elektron bir iletim kanalından (tel ya da iletken yol) iletilirken Brown hareketi denilen bir hareketle ilerler. Brown hareketi ise geyiği sıkı olan dostlarla dolu bir odada ilerlemek gibidir. Odanın karşısına geyik yapa yapa gittiğinizi düşünün. Niyetiniz karşıya geçmek ama geyiği de kaçırmak istemiyorsunuz. O arkadaştan öbürüne, iki ileri bir geri, muhabbet ede ede gidersiniz ama çaktırmadan da odanın karşısına da geçersiniz. Elektronlar da bir atomdan öbürüne çarpa çarpa gider ama genel ilerleyişi akım yönündedir.

Elbette elektron bir dalgadır ama elektronun tipik dalga boyu, teli oluşturan polikristal yapının kristalcikleri arasındaki kırıkların birbirleri arasındaki uzaklıktan çok daha küçüktür. Dolayısıyla bütün etkileşimleri hisseder ve onlara maruz kalır. Bu yüzden elektron bir telde sızarak ya da difüzyonla ilerler.

Foton için böyle bir durum yok. Çünkü tipik bir fotonun dalga boyu elektrona kıyasla oldukça uzundur. Dolayısıyla eğer ilerlediği ortam temizse gayet de dalga gibi ilerler.

Fakat bu dalga mekaniğinin bir götürüsü, fotonun ilerleyeceği ortamı çok iyi tasarlama yüküdür. Yanlış tasarlanmış bir devre içerisinde ışığı hareket ettiremezsiniz. Tıpkı akarsu gibi. Yanlış hazırlanmış bir akarsu yatağı, sele sebebiyet verebilir. Aynı şekilde yanlış tasarlanmış bir dalga kılavuzu ışığı taşıyacağına dışarı saçar. Tabii ki burada taşıdığımız şey su değil aslında. Suyun yüzeyinde oluşan dalgalar. Öyle ki, nehrin bir ucundan oluşturduğunuz bir dalganın, şeklini bozmadan nehrin öbür ucuna ilerlemesini sağlıyorsunuz.

Başka bir yazıda dalga kılavuzunun ne olduğunu inceleyelim

Öncelikle şu koca canavarın bir fotoğrafı:

Curiosity (Büyük resim için tıklayın)

Curiosity şu anda yolculuğuna sağlıklı bir şekilde devam ediyor. Ağustos’un 5′i gibi de hedefine varacakmış.

Şurada Mars’a roket göndermenin püf noktaları anlatılıyor

Curiosity üzerindeki bilimsel aygıtlar ise bilim kurgu öykülerinden çıkmış gibi, ne bileyim, mesela Mars’ta yaşıyor olsam, bir gün gökten anlayamadığım bir cisim gelse (Mars’ta yaşadığım halde beni bulamadıklarına göre kendimi belli edecek bir teknolojiye ulaşamamışım demek ki), löngört diye bir robot indirse, sonra da bir anda uçup gitse sonra o robot yavaş yavaş açılmaya başlasa, birden MAST kafası doğrulmaya başlasa, iki adet göz, sağını solunu kontrol ediyor.

Bu koca teknolojiye biçilen çalışma ömrü iki sene kadarmış, ama tabii bunlar abartılı azaltmalar. Önceden gönderilen robotlar ömürlerinin çok çok üzerlerinde iş gördüler. Zaten bu ömrü kim biçiyorsa, Hubble uzay teleskobuna da bir kaç ay ömür biçmişlerdi sanırım, hâlâ kullanımda.

Şurada da çok kısa bir biçimde robotu anlatan bir video var.

NewScientist dergisinin ilgili bir yazısında ise robotu anlatan ve basılabilir kalitede bir poster sunuluyor. Fırlatışından bir kaç gün sonra Mars yolunda şu şekilde gözlemlenmiş: http://t.co/qpqdgtef (Doğrudan avi dosyasını indiriyor).

Son olarak da robot Güneş referansına göre saatte 118 bin 700 km hızla ilerliyor ışık hızının üçte biri hızda! Işık hızının binde biri hızda (Yanlış hesabı geç farkettim özür diliyorum).

Son gelişmeler için twitter’dan @MarsCuriosity‘yi takip edebilirsiniz.

Astrofizikçi Neil deGrasse Tyson, Reddit üzerinden “Bana İstediğinizi Sorun” başlıklı bir sohbet açmış, her türlü soruya da cevap vermiş. A. Murat Eren de bunu bir güzel Türkçe’ye çevirmiş. Çok güzel olmuş.

Reddit Sohbeti (İngilizce)

A. Murat Eren’in çevirisi.

Yalnız bir iki senedir bu düzenin aksi yönüne bir hareketlenme var. Creative Commons Vakfı’nın da girişimleriyle CC lisanslı dergiler artmaya başladı, hatta geniş bir listeyi burada bulabilirsiniz.

Amerikan Fizik Topluluğu (American Physical Society) da bu yayınlara yeni bir dergiyle eklemede bulunuyor. Sadece internet üzerinden erişilecek, ama hakemli bir dergi: Physical Review X. Yeni dergi şu anda on kadar makale içeriyor.

Erişin.

Yalnız uzaktan takip ettiğim kadarıyla ar-ge’ye en çok değer veren şirkettir IBM. Hatta en çok patent alan şirket ünvanını yıllardır elinde tutmaktadır. Bir bilgisayar firması olarak başladı ama şu anda bilgisayar kısmını yavaş yavaş devreden çıkardı. Yani donanım üretmiyor pek. Onun yerine çok büyük problemler için yazılım çözümleri, belki yirmi sene sonra kullanılacak ya da hiç kullanılmayacak da olsa eldeki teknolojilerin en son sınırlarını gösteren çalışmalar yapmakta. Bir de butik donanımlar üretiyor, her yerde değil ama özel işlerde kullanılabilecek donanımlar, şu anda herkesin bildiği Playstation 3′lerin kalbinde bulunan Cell işlemcisini üretmişti. 9 çekirdekli bir işlemci. Süper bilgisayarlar üretiyor. Yapay zeka, komple metropol çözümleri vs.

IBM deyince aklıma gelen bir büyük buluş, tünelleme tarama mikroskobu. Atomların ilk defa izlenebildiği mikroskop. Yalnız 100. yıl dolayısıyla hazırladıkları üç adet filmi seyredince, şu anda kullandığımız, bir nevi halka mal olan bir çok teknolojinin arkasında IBM’in parmağı olduğunu öğrendim.

Ha bir de CTRL+ALT+DEL tuş kombinasyonunu da IBM bulmuştu

Filmleri şu adresten seyredebilirsiniz: http://www.ibm.com/ibm100/us/en/films/

Zamanında üç boyutlu karmaşık bir sayı nasıl olur diye kafaya takmış olan Willam Rowan Hamilton’ın 1843′te ispatladığı dördeyler (quarternion) üç boyutlu objelerin döndürülmesi hesaplarınnda kullanılabiliyorken, ilk etapta çok kabul görmemiş. Yerini vektör cebirine bırakmış. Yüzelli yıl sonra dördeyler oyun programlamada sıkça kullanılan yapılar haline gelmişler.

Yine bin sekizyüzlu yıllarda bulunmuş başka bir kavram, manifoldlar, Riemann’in diferansiyel geometrinin temellerini attığı Habilitation dersinde ortaya atılmış. Ardından 1912′de Einstein tarafından bir arkadaşı, Marcel Grossman, aracılığıyla fizikte kullanılmış.

Belki de en ilginç anektodlardan birisi öne sürülmesinin üstünden 387 yıl geçtikten sonra ispatlanabilen Kepler konjektürü. Kepler, katı kürelerin en verimli sıkıştırılabileceği düzenin manav düzeni, yani manavın portakalları üst üste dizdiği düzen oldüğunu savunmuş. Bu savın ispatı ise 1998′de yapılmış.

Benzer bir problemle Newton da uğraşmış, en fazla kaç küre birbirini kesmeden birbirine dokunabilir? Problemin bir diğer ismi ‘öpüşme problemi’. İki boyutta bu sayının altı olduğu ispatlanabiliyor Newton, bu sayınin üç boyutta oniki olduğunu düşünüyormuş, ama gerçekten de öyle olduğnun ispatı 1953′de yapılmış.

Tüm bu problemlerin açtığı kapı, ilk modemlerde veri gönderirken kullanılan sıkıştırma algoritmasında kendine yer buluyor. Yani Kepler’in öne sürdüğü ve ardından gelen parlak zekaların ispatladığı bu sav şu anda kullandığımız internetin temel taşlarında kendine yer buluyor.

Topluluk benzer hikayeler için üyelerine sesleniyor.

Kaynak: Nature 475, 166–169 (14 Temmuz 2011)

Fotoğraf: Flickr üzerinde Math daisy.

Yapılan deney şu şekilde: deneğe bir dizi harf gösteriliyor. Denekten ihtiyaç hissettiği an sağ ya da sol düğmeye basması, düğmeye basarken de gördüğü harfi hatırlaması isteniyor. Bulgulara göre denekler beyin “bas” emri verdikten bir süre sonra düğmeye basıyor, hatta beynin düğmeye basmaya niyetlenmesi ile basması arasinda dört saniye kadar bir süre geçiyor. Yani aslında bize anlık gibi gelen bir karar, beyinde çok önceden alınmış bir karar.

Elbette sadece bu deney felsefi argümanı çürütebilecek nitelikte değil. Hatta bir çok filozof deneyin hiçbir şeyi değiştirmediğini savunuyor.

Bir çok araştırma merkezi benzer deneyler tasarlayıp beynin karar alma mekanizmasını inceliyorlar.

Daha fazla bilgi için:
Nature podcast
Taking aim at free will

Turbocharge your writting, Maria Gardiner & Hugh Kearns Nature 475, 129–130 (2011) DOI: 10.1038/nj7354-129a

Tez yazma kısırlığından nasıl çıkılır

• Kendinizi hazır hissetmeden önce yazın — çünkü hiçbir zaman kendinizi hazır hissetmeyebilirsiniz. Yaklaşan teslim tarihinin insanları nasıl sihirli hazır hale getirdiği hayranlık uyandırır.
• Makalenin belirgin hale gelmesini beklemeyin. Fikirlerinizi masaya yatırın, bu şekilde berraklaştırabilirsiniz.
• Atıştırmalık yazın — uzun zaman aralıklarını kollamak yerine kısa, sık patlamalar halinde çalışın. Uzun zaman aralıkları çok nadir gelir, ve geldiklerinde ise çok verimli kullanılmazlar.
• Programınıza yazma için belirli zamanlar ekleyin — yazmayı ihtimallere bırakmayın, çünkü büyük ihtimalle gerçekleşmeyecek.
• Yazmak demek kağıda yeni kelimeler dökmek ya da eski kelimeleri devamlı olarak yeniden yazmak demek. Yazmak asla düzenleme, okuma, referanslama ve biçimlendirme anlamına gelmez ve kesinlikle e-posta yazmak değildir.
• Eğer yazılarınızın yeterli kalitede olmadığı evhamına kapıldığınız için yazı yazmaktan çekiniyorsanız şunu göz öünde bulundurmalısınız ki, güzel yazmak için önce yazmanız gerekir.
• Yazılarınızın miktarını ve kalitesini gerçekten artırmak istiyorsanız danışmanınızdan ve meslektaşlarınızdan geribildirimler alın — acı verebilir ama işe yarayan bir yöntemdir.

İşte bu büyük sorunlardan birisi de temizlik. Videoya göre 2.6 milyar kişi tuvalet ihtiyacını giderecek uygun bir yer bulamamakta. En basit ihtiyaç olan tuvalet, bu ülkelerin bir çok alanında yok. Dolayısıyla insanlar ihtiyaçlarını daha “doğal” yollardan hallediyorlar. Sonuç olarak doğal kaynaklar kirleniyor, salgın hastalıklara gün doğuyor. İşin kötüsü bu kadar kişiye doğrudan bizim kullandığımız tipte tuvaletlerin inşaası, doğal kaynakların tüketilmesini hızlandıracak bir çözüm oluyor. Yani yararından çok zararı var. Gates Vakfı bu probleme yeni tuvalet tasarımları ile çözüm arıyormuş. Toplanan lağım, gübre, yakıt hatta su kaynağı olarak kullanılabilecek bir kaynağa dönüştürülecekmiş. Komik yorumlar alsa da takdir ettim bu girişimi.

Video bağlantısı
Video bağlantısı için Burak Bakay‘a teşekkürler.