Что такое физические вычисления?

Физические вычисления используют электронику для прототипирования новых материалов для дизайнеров и художников.

Он включает разработку интерактивных объектов, которые могут общаться с людьми с применением датчиков и исполнительных механизмов, управляемых поведеним, которое реализовано в виде программного обеспечения, запущенного в микроконтроллере (небольшом компьютере на одной микросхеме).

В прошлом использовать электронику означало всё время иметь дело с инженерами и создавать один маленький компонент в то-же время. Эти вопросы отделяли творческих людей от игр с окружающей средой напрямую. Большинство инструментов были предназначены для инженеров и требовали обширных знаний. В последние годы микроконтроллеры стали более дешевы и легки в применении, позволяя создавать более лучшие инструменты.

Глава 2. Путь Arduino

Философия Arduino основана на создании проектов вместо разговоров о них. Это постоянный поиск более быстрых и ярких способов строить лучшие прототипы. Мы изучили множество способов прототипирования и создали способы мышления с применением рук.

Классический инжиниринг полагается на строгий процесс получения А из Б, а прелесть пути Arduino - возможность уйти с этого пути и вместо него получить В. Это процесс рукоделия, который мы так любим - играть с окружающей средой в бесконечном поиске и находить неожиданное. В этом поиске путей постройки лучших прототипов мы также выбрали ряд программных пакетов, которые обеспечили этот процесс постоянного манипулирования средой программного и аппаратного обеспечения.

Следующие несколько разделов представляют несколько философий, событий и пионеров, которые вдохновили на Путь Arduino.

Прототипирование

Прототипирование - сердце пути Arduino: мы делаем вещи и создаём обьекты, которые взаимодействуют с другими обьектами, людьми и сетями. Мы стремимся найти более простой и быстрый путь создания прототипа наиболее дешёвёвым способом.

Многим новичкам, который знакомятся с электроникой в первый раз, кажется что они должны научиться строить всё с нуля. Это пустая трата энергии: что вам надо, так это очень быстро просто удостовериться в том, что что-то работает, так-что вы сможете мотивировать себя предпринять следующий шаг или даже мотивировать кого-то ещё дать вам побольше денег для реализации задуманного.

Именно поэтому мы разработали "оппортунистическое прототипирование": зачем тратить время и энергию, строить с нуля (процесс, который требует времени и глубоких технических знаний), когда можно взять готовые устройства и взломать их чтобы использовать большую работу, проделанную крупными компаниями и хорошими инженерами?

Самоделкины

Мы полагаем, что для работы с технологиями важно изучать различные возможности прямо на аппаратном и программной обеспечении иногда без точно определённой цели.

Повторное применение существующей технологии - наилучший путь для самоделкина. Получить дешёвые игрушки или списанное оборудование и взломать их для того, чтобы заставить их сделать что-то новое - один из способов достижения великих результатов.

Сшивание

Я всегда был очарован модульностью и возможность построения сложных систем соединением простых устройств. Этот процесс очень хорошо показан Робертом Мугом и его аналоговыми синтезаторами. Музыканты создавали звуки, пробую бесконечные комбинации "сшивая" различные модули при помощи кабелей. При таком подходе синтезатор выглядит как старинный телефонный коммутатор, но в соединении со множеством кнопок, это прекрасная платформа для экспериментов со звуком и инновационной музыкой. Муг определил это как процесс между "свидетельством и открытием". Я уверен, что большинство музыкантов не знали что делают все эти сотни кнопок, но они пробовали и пробовали, перерабатывая собственный стиль безостановочным потоком.

Снижение количества остановок потока очень важно для творчества - чем более беспрерывный процесс, тем больше получится рукоделия.

Эта техника была переведена в мир программ при помощи средств "визуального программирования", таких как Max, Pure Data, или VVVV. Эти инструменты визуализированы как "ящики" с разной фукнциональностью, позволяя пользователю строить связи, соединяя эти ящики вместе. Эти среды позволяют пользователю экспериментировать с программированием без постоянных перерывов, типичных для обычного цикла: "ввести программу, скомпилировать, чёрт побери - тут ошибка, исправить ошибку, скомпилировать, запустить". Если вы нацеливаетесь на визуализацию, рекомендую попробовать их.

2.4 Искажение схем

Искажение схемы - одна из наиболее интересных форм творчества. Это творческое короткое замыкание низковольтных аудиоприборов с питанием от батарей, таких как педали гитарных эффектов, детские игрушки и небольшие синтезаторы для получения новых музыкальных инструментов и генераторов звука. Сердце этого процесса - "искусство шанса". Оно было начато Ридом Газала, который случайно закоротил гитарный усилитель железякой в своём ящике стола, что вызвало поток необычных звуков. Что мне нравится в искажателях схем - это то, что они могут создать самые дикие устройства при помощи технологий без понимания что они собственно делают с теоретической стороны.

2.5 Хаки клавиатуры

Компьютерные клавиатуры - всё ещё основной способ общения с компьютером на протяжении более 60 лет. Как экспериментаторы, мы можем реализовывать новые пути общения с программами, заменяя клавиши устройствами, которые могут получать данные от окружающей среды. Клавиатура отдельно от компьютера, является простым (и дешёвым) устройством. Её сердце - маленькая платка. Обычно это дурно пахнущая зелёная или коричневая плата с двумя рядами контактов, которые идут к пластиковым прокладкам, осуществляющим соединения между клавишами. Если вы снимете их и используете провод чтобы соединить контакты, на дисплее компьютера появится символ. Если вы приобретёте детектор движения и подключите его к своей клавиатуре, вы увидите, что как только кто-то пройдёт мимо компьютера, будет "нажата" клавиша. Свяжите его с вашей любимой программой, и вы сделаете свой компьютер умнее писсуара. Изучение хаков клавиатуры - ключевой кирпичик прототипирования и физических вычислений.

2.6 Мы любим мусор!

В настоящее время люди выбрасывают множество техники: старые принтеры, компьютеры, странные офисные машины, техническое оборудование и даже множество военных устройств. Это всегда было большим рынком для такой продвинутой технологии, особенно среди молодых и/или бедных хакеров, которые только начинают свой путь. Этот рынок стал очевидным в Иври, где мы разрабатывали Arduino. В городе расположен главный офис компании Оливетти. Они производят компьютеры с 1960-х годов; в середине 1990-х они выбросили всё на свалки района. Они были полны компьютерных частей, электронных компонентов и странных устройств различных видов. Мы потратили здесь бесконечные часы, выбирая все сорта приспособлений за небольшие деньги и применяя их в своих прототипах. Если вы покупаете тысячу динамиков за необльшие деньги, в конце-концов вы родите какую-нибудь идею. Накапливайте мусор и просматривайте его перед началом создания чего-нибудь с нуля.

Хакайте игрушки

Игрушки - фантастический источник дешёвых технологий для хака и повторного использования, об этом свидетельствует практика искажения схем, упомянутая ранее. При нынешнем притоке очень дешёвых высокотехнологичных игрушек из Китая вы можете быстро реализовать идеи при помощи нескольких мяукающих котов или световых мечей. Я делал это несколько лет для того чтобы заставить понять моих студентов что технология - не страшна, и не сложна в понимании. Один из моих любимых источников - это буклет "Низкотехнологичные сенсоры и актюаторы" авторов Usman Haque и Adam Somlai-Fischer. Я думаю, что они прекрасно описали эту технику в своей книге, и я использую это при любом удобном случае.

 

 

Сотрудничество

Сотрудничество между пользователями является одним из их ключевых принципов мира Arduino - через форум на www.arduino.cc люди из разных уголков мира помогают друг другу в изучении платформы. Команда Arduino побуждает людей к сотрудничеству на местном уровне, а также помогая им создавать группы пользователей в каждом городе, который они посещают. Мы также создали Wiki, названную "Детская площадка" (www.arduino.cc/playground), где пользователи документируют свои результаты. Это так удивительно видеть, как много знаний эти люди вываливают в сеть для всех пользователей. Эта культура обмена опытом и помощи друг другу - одна из вещей, которыми я больше всего горжусь в связи с Arduino.

Глава 3. Платформа Arduino

Arduino состоит из двух основных частей - платы Arduino, которая является частью аппаратного обеспечения, над которым вы работаете при создании собственных обьектов; и среды разработки (IDE) Arduino - программного обеспечения, которое вы запускаете на своём компьютере. Вы используете IDE для создания скетчей (маленьких компьютерных программ), которые выгружаются на плату Arduino. Скетч говорит плате что делать.

Не так давно работа на аппаратным обеспечением означала создание схем с нуля, используя сотни различных компонентов со странными названиями, такими как резисторы, конденсаторы, индуктивности, транзисторы и тому подобными. Каждая схема была спаяна для выполнения одного специфического приложения и изменения требовали отрезания проводов, перепайки соединений и т.п. С появленияем цифровых технологий и микропроцессоров эти функции, ранее реализованные проводами, заменены программами.

Программное обеспечение легче менять, чем аппаратное. Несколькими нажатиями вы можете радикально изменить логику устройства и испытать две или три её версии за то-же время, которое потребуется на перепайку нескольких резисторов.