机器人大脑的基本原理 一个机器人--更确切地说是一个机器人的手臂--在工作。它轻轻地拿起一个鸡蛋，并放在煮蛋锅里。它不厌其烦地一遍遍重复这个动作，如果不切断电源，它将会象钟表那样无休止地进行下去。了不起的发明！你不这样认为吗？ 在机器的心脏部分，都有一些电子部件--微处理器。正是这些微处理器控制着机器的手臂。在微处理器的内部是一个很小的晶片--芯片，里面布满了线路。它们极其微小，在其中穿梭奔突的电子全部按设定的指令有序流动着，像计划好了一样。 用一个开关可以解释微处理器内部是如何进行工作的。一个灯可以在开、关之间转换，再来一个灯泡也是如此。这也许看起来有点像个游戏--但它很快有了现实的意义，也就是说，我们把红色和绿色的塑料膜片放在灯泡前面。我们便可以用它来控制交通。一种更复杂些的电路使它可以构成一个真正的交通信号灯。通过简单的开灯、关灯，我们就收到了很大的效果。如果两盏灯还不够，我们把几盏灯连起来--只不过那样形状的转换更复杂一些。比方说，它们看起来是这样的--通过移动这些金属竿，你想要的各种灯泡组合都可以亮起来。 这里有一个电路系统，就是转换开关，每个灯泡都有一个符号标志以表示不同的含义，比如，7美元折合6英磅，虽然你在看到时汇率可能正有所改变。这些符号标志的含义是可以改变的，如果这个与我们的机器手臂相联，它也就能够控制手臂--例如向左或向右。这些转换开关只需使机器手臂上相应的马达运动便可以了。事实上，这个电路是非常原始的。 这就是为什么20年前，电路可以用来控制，比方说电子管，来自动完成各种事情的原因。它只有一个缺点。那便是当它需要用来组成一台计算机时，便显得过于庞大笨重。这样真空管就被小小的晶体管所替代，晶体管也可以自动开关。今天，若干这样的开关可以集成在最小的空间里，就在这些芯片上。这些小晶片是由硅制成的，电子元件已经被蒸制在上面了。芯片边上有导线，以便电子能够进出，于是芯片被加工成了集成电路。 有一个例子，说明一个芯片上的电子元件看上去是怎样的。它们都是微小的晶体管，像一个个开关那样开关动作着。在电子显微镜下我们可以看到，它们一会儿亮一会儿暗地变化着。在芯片上，电子时而被推过来，时而被推过去，正是由于转换开关时而阻挡它们，时而又允许它们通过。这些运动正如我们熟悉的道路交通一样。在一个微处理上，相似的情况也一样在发生，只不过车辆变成了电子而已。通过电子显微镜，使这种画面有可能呈现在我们眼前。这些转换开关不知疲倦地工作着，以至即使是电子元件也需要冷却，像这些晶体管也有热的积累。当这些开关用来组成一些需有强电流通过的部件时，将需要大量的冷却介质来把热量带走。 计算器的奥秘正在于此。我们很熟悉小型便携计算器，它是怎样工作的呢？我们当然还可以回到用电线联接的灯泡来做些什么。如果我们找到了正确的转换开关，3＋4便一定等于7，正如你所看到的那样。但这个"计算器"实在算不上高挡。使用印刷电路，而不是麻烦的电线，这是个很大的改进。如果要使一台计算器方便好用，它就需要有一个可以记忆大量数字的存储器。 在一个老式存储系统的线路网络上，其线路的交叉节点上有若干称为磁芯的金属环，能够按两个方向磁化。正如我们的灯泡，或关或开。如果通过线路送入电流，则电流强度会在交叉口处增强一倍，将使磁芯的极性翻转。而线路上的其它金属环不受影响。这个允许访问各个单独的存储磁芯，要么改变其极性，要么检索其当前的状态。可以通过这种方式来储存"是"或者"非"的状态。 今天，这些"是"、"非"状态的存储系统高档精致多了，在便携计算器上，在一个极微小的空间--芯片上，这里就是存储单元其中之一。它由微型开关--即晶体管组成，其可让电流通过也可以不让。让电流通过随之也意味着"是"，而阻止电流则表示"非"，很象连接着我们灯泡的开关。幸运的是，完整的逻辑过程完全可以用这种"是"、"非"的表述来建立，用它可以检索数据，执行计算。这也就是为什么电子部件会如此有价值。所以它不仅可以使灯泡有节奏地闪烁，甚至还可以通过发光晶体管来描述文字。相应的二极管可由微处理器来驱动。这就是一个电子计算器的全部秘密！像这样一个电子系统可以通过程序化来使其得到输入的指令。也就可以控制像我们的机器手臂这样的东西，换句话说，就在适当的时刻允许电流通过机器人的马达，或在适当的地方将其关上。这不是魔术，一切都能通过科技来设计。 本文来源：https://www.wddqw.com/doc/e886bc3ff724ccbff121dd36a32d7375a517c669.html