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Ruling the Nano-World

Experimentieren Heute

Aus der Sicht des Theoretikers

Was heisst messen heute ?

• Bei einer „Messung“ wird eine physika-lische Grösse in eine elektrische Spannung umge-wandelt.

Zustand des Systems

Die Messung ist eine Abbildung, welche jedem Zeitpunkt einen Vektor aus elektrischen Spannungen zuordnet. Dieser Vektor charakterisiert den Zustand des Systems.

Es ist nicht a priori klar ob der Zustand dadurch schon wohl definiert ist.

Konservativ oder Dissipativ?

In konservativen Systemen ist das System beschrieben durch ein Set von Parametern.

Jedes Set von Parametern beschreibt einen (vielleicht unbekannten aber) wohldefinierten Zustand.

In dissipativen Systemen ist das System erst durch die Geschichte der Parameter eindeutig beschrieben.

Kennt man den Zustand des Systems zum Zeitpunkt t = 0 und kennt man für alle Zeiten 0 < t < T alle Parameter, so kann man das System in einen anderen (unbekannten aber) wohldefinierten Zustand bringen.

Kontroll- und Systemvariablen

Der Experimentator kontrolliert die Kontrollvariablen, das System reagiert durch eine Veränderung der Systemvariablen.

Bsp.:

Ich kontrolliere Volumen und Temperatur, das System antwortet mit einem Druck.

Parameterraum

• Das System wird beschrieben durch seine Bahn im Parametrraum

Anforderungen an ein Protokoll

• VOLLE KONTROLLEDas System muss entlang einer gegebenen Trajektorie in jeden möglichen Ort im Parameterraum geführt werden können.

• VOLLE INFORMATIONAlle Systemvariablen sollen gespeichert werden.

Das digitale Zeitalter

AD- Wandler

DA- Wandler

Systemvariablen

Kontrollvariablen

HARDWARE LÖSUNGEN

Measuring with Super-DAQTM (PCI or USB)

N-Channel Ultrafast AD4096 bit, 1024 GHz

M-Channel Ultrafast DA4096 bit, 1024 GHz

n-Channel Ultraslow Human Input m-Channel Ultraslow Human Output

TerraMemory

Schichtmodell SuperDAQ

HW.DLL

BF1.DLL BF2.DLL BF3.DLL BF4.DLL BF5.DLL

ADA

Funktionalitäts-Layer

Hardware-Layer

Hardware(1 Layer)

Verarbeitungs-Layer

UI-Layer JAVA - TCL/TK – TCP/IP - HTTP

JAVA C Fortran

Informatik-Lösungen

Moderne Konzepte in der Software-Entwicklung

Spannungsfeld

Maschinen-Code

Assembler

C, Fortran, Pascal

C++

JAVA

schnell

Portierbarlangsam

Hardware-spezifisch

Höhere Programmiersprachen

• Hohe Programmiersprachen können nicht mehr Funktionalität erreichen als die niederen, da sie selbst beim kompilieren in eine niederere übersetzt werden.

• Viel besser wartbar, portierbar, skalierbar

BatterieLeerWarnfenster.setTitle(„Achtung: Batterie Leer“)

Virtueller SuperDAQ

DSP Code

ADA ADAADA

DSP Code DSP Code

HW.DLL

BF1.DLL

HW.DLL HW.DLL

BF2.DLL BF3.DLL BF4.DLL BF5.DLL

Virtual SuperDAQ

JAVA - TCL/TK – HTTP

JAVA C Fortran

Funktionalitäts-Layer

Hardware-Layer

Hardware(2 Layers)

Verarbeitungs-Layer

UI-Layer

DSP Code

ADA ADAADA

DSP Code DSP Code

HW.DLL

BF1.DLL

HW.DLL HW.DLL

BF2.DLL BF3.DLL BF4.DLL BF5.DLL

Virtual SuperDAQ

JAVA - TCL/TK – HTTP

JAVA C Fortran

Funktionalitäts-Layer

Hardware-Layer

Hardware(2 Layers)

Verarbeitungs-Layer

UI-Layer

SMART

NANO-WORLD

Verarbeitungs- und UI-layers

Variablen speichern

Kontrollparameter automatisch ändern

User Interface (GUI / HTTP)

Kontrollparameter manuell ändern

Systemvariablen anzeigen