Návrh obvodů
Návrh obvodů je proces, který může zahrnovat systémy od složitých elektronických systémů až po jednotlivé tranzistory v integrovaném obvodu. Jednoduché obvody lze často navrhnout bez nutnosti plánovaného nebo strukturovaného procesu návrhu. U složitějších návrhů se však stále častěji uplatňují týmy návrhářů, kteří postupují systematicky a využívají inteligentně řízené počítačové simulace. V automatizaci návrhu integrovaných obvodů se termín "návrh obvodů" často vztahuje na krok návrhového cyklu, který generuje schémata integrovaného obvodu. Obvykle se jedná o krok mezi logickým návrhem a fyzickým návrhem.
Fáze návrhu obvodů
Proces návrhu obvodů lze rozdělit do několika fází:
Specifikační fáze: V této fázi jsou definovány požadavky na obvod, včetně jeho funkce, výkonu a omezení.
Fáze logického návrhu: V této fázi je vytvořen logický návrh obvodu, který popisuje jeho funkčnost pomocí logických hradel a jiných abstraktních komponent.
Fáze návrhu obvodů: V této fázi je logický návrh převeden na elektrický obvod, který lze implementovat pomocí fyzických komponent, jako jsou tranzistory, rezistory a kondenzátory.
Fáze fyzického návrhu: V této fázi je elektrický obvod převeden na fyzický návrh, který popisuje rozmístění komponent na křemíkovém čipu.
Fáze verifikace: V této fázi je ověřen návrh obvodu, aby se zajistilo, že splňuje stanovené požadavky.
Nástroje pro návrh obvodů
K návrhu obvodů se používá celá řada nástrojů, včetně:
Nástroje pro zachycení schémat: Tyto nástroje umožňují návrhářům vytvářet schémata obvodů pomocí grafického rozhraní.
Simulátory: Simulátory umožňují návrhářům simulovat chování obvodů před jejich implementací, což pomáhá odhalit chyby a ověřit funkčnost.
Nástroje pro syntézu: Nástroje pro syntézu mohou automaticky generovat logické nebo fyzické návrhy obvodů z vyšších úrovní abstrakce.
Nástroje pro analýzu: Nástroje pro analýzu umožňují návrhářům analyzovat výkonnost obvodů, identifikovat potenciální problémy a optimalizovat jejich návrhy.
Aplikace návrhu obvodů
Návrh obvodů se používá v široké škále aplikací, včetně:
Elektronika spotřební
Počítačové systémy
Telekomunikace
Automobilový průmysl
Lékařské přístroje
Trendy v návrhu obvodů
V oblasti návrhu obvodů existuje několik klíčových trendů:
Zvyšující se složitost: Obvody se stávají stále složitějšími, což vyžaduje nové přístupy k návrhu a verifikaci.
Rychlejší a výkonnější obvody: Požadavek na rychlejší a výkonnější obvody vede k novým technologiím a architekturám obvodů.
Nižší spotřeba energie: Rostoucí poptávka po přenosných zařízeních vede k vývoji obvodů s nižší spotřebou energie.
Automatizovaný návrh: Nástroje pro automatizovaný návrh se stávají stále výkonnějšími, což umožňuje návrhářům navrhovat a verifikovat obvody rychleji a efektivněji.
Algoritmus Algoritmus je konečná posloupnost exaktních instrukcí, která se obvykle používá k řešení třídy specifických problémů nebo k provádění výpočtů. Algoritmy se používají jako specifikace pro provádění výpočtů a zpracování dat. Pokročilejší algoritmy mohou používat podmínky k přesměrování provádění kódu různými cestami (označovanými jako automatizované rozhodování) a odvozovat platné závěry (označované jako automatizované uvažování), čímž nakonec dosáhnou automatizace. Používání lidských charakteristik jako deskriptorů strojů metaforickými způsoby již praktikoval Alan Turing s termíny jako „paměť“, „hledání“ a „podnět“. Naproti tomu heuristická metoda je přístup k řešení problémů, který nemusí být zcela specifikován nebo nemusí garantovat správné či optimální výsledky, zvláště v oblastech problémů, kde neexistuje jednoznačně správný či optimální výsledek. Například systémy doporučení sociálních médií se spoléhají na heuristiku takovým způsobem, že ačkoli jsou v populárních médiích 21. století všeobecně charakterizovány jako „algoritmy“, nemohou kvůli povaze problému poskytnout správné výsledky. Jako efektivní metoda může být algoritmus vyjádřen v konečném množství prostoru a času a ve formálním jazyce, který je jednoznačně definován pro výpočet funkce. Počínaje počátečním stavem a počátečním vstupem (případně prázdným), instrukce popisují výpočet, který při svém provádění prochází konečným počtem dobře definovaných po sobě následujících stavů a nakonec vygeneruje „výstup“ a skončí v konečném konečném stavu. Přechod z jednoho stavu do druhého nemusí být nutně deterministický; některé algoritmy, známé jako randomizované algoritmy, zahrnují náhodný vstup.
Návrh jaderných zbraní Návrhy jaderných zbraní jsou fyzikální, chemické a technické uspořádání, která způsobují, že fyzikální balíček jaderné zbraně vybuchne. Existují tři základní typy konstrukce: Čisté štěpné zbraně Nejjednodušší a technicky nejméně náročné jsou čisté štěpné zbraně. Byly to první jaderné zbraně, které byly postaveny, a doposud jediný typ, který byl použit ve válce, Spojenými státy na Japonsko ve druhé světové válce. Zesílené štěpné zbraně Zesílené štěpné zbraně zvyšují výnos nad výnos implozního provedení použitím malého množství fúzního paliva ke zvýšení řetězové štěpné reakce. Zesílení může více než zdvojnásobit výnos štěpné energie zbraně. Vícestupňové termonukleární zbraně Vícestupňové termonukleární zbraně jsou uspořádány do dvou nebo více "stupňů", nejčastěji dvou. První stupeň je obvykle zesílená štěpná zbraň, jak je uvedeno výše (s výjimkou nejranějších termonukleárních zbraní, které místo toho používaly čistou štěpnou zbraň). Jeho výbuch způsobí, že intenzivně svítí rentgenovým zářením, které osvětlí a imploduje druhý stupeň naplněný velkým množstvím fúzního paliva. To uvede do pohybu sled událostí, které vedou k termonukleárnímu neboli fúznímu hoření. Tento proces umožňuje potenciální výnosy až stokrát vyšší než u štěpných zbraní. Historie Čisté štěpné zbraně byly prvním typem, který postavily nové jaderné mocnosti. Velké průmyslové státy s dobře rozvinutými jadernými arzenály mají dvoustupňové termonukleární zbraně, které jsou nejkompaktnější, nejlépe škálovatelné a nejlevnější možností, jakmile je vytvořena nezbytná technická základna a průmyslová infrastruktura. Většina známých inovací v návrhu jaderných zbraní vznikla ve Spojených státech, i když některé byly později vyvinuty nezávisle jinými státy. Terminologie V raných novinových zprávách byly čisté štěpné zbraně nazývány atomové bomby nebo A-bomby a zbraně zahrnující fúzi byly nazývány vodíkové bomby nebo H-bomby. Odborníci na jadernou politiku však upřednostňují termíny jaderný a termonukleární.
Návrh nukleových kyselin Návrh nukleových kyselin je proces vytváření sady sekvencí bází nukleových kyselin, které se spojí do požadované konformace. Návrh nukleových kyselin je ústřední pro oblasti DNA nanotechnologií a DNA výpočetní techniky. [2] Je nezbytný, protože existuje mnoho možných sekvencí nukleotidových řetězců, které se složí do dané sekundární struktury, ale mnoho z těchto sekvencí bude mít nežádoucí další interakce, kterým je třeba se vyhnout. Kromě toho existuje mnoho úvah o terciární struktuře, které ovlivňují volbu sekundární struktury pro daný návrh. [3] [4] Návrh nukleových kyselin má podobné cíle jako návrh proteinů: v obou případech je sekvence monomerů racionálně navržena tak, aby upřednostňovala požadovanou složenou nebo asociovanou strukturu a znevýhodňovala alternativní struktury. Návrh nukleových kyselin má však výhodu v tom, že je mnohem výpočetně jednodušší problém, protože jednoduchost pravidel párování bází Watson-Crick vede k jednoduchým heuristickým metodám, které přinášejí experimentálně robustní návrhy. Výpočetní modely pro skládání proteinů vyžadují informace o terciární struktuře, zatímco návrh nukleových kyselin může fungovat z velké části na úrovni sekundární struktury. Struktury nukleových kyselin jsou však méně univerzální než proteiny ve své funkčnosti. [2] [5] Návrh nukleových kyselin lze považovat za inverzi predikce struktury nukleových kyselin. Při predikci struktury je struktura určena ze známé sekvence, zatímco při návrhu nukleových kyselin je generována sekvence, která vytvoří požadovanou strukturu. [2]
Fyzikální návrh v elektronice Fyzikální návrh je krokem ve standardním cyklu návrhu integrovaných obvodů, který následuje po návrhu obvodu. V tomto kroku jsou obvodová vyjádření součástí (zařízení a propojení) návrhu převedena na geometrická vyjádření tvarů, která při výrobě v odpovídajících vrstvách materiálů zajistí požadovanou funkci součástí. Toto geometrické vyjádření se nazývá rozložení integrovaného obvodu. Tento krok je obvykle rozdělen do několika dílčích kroků, které zahrnují jak návrh, tak ověření a validaci rozložení. Moderní návrh integrovaných obvodů (IC) je rozdělen na návrh předního konce pomocí HDL a návrh zadního konce nebo fyzikální návrh. Vstupy pro fyzikální návrh jsou (i) síťový seznam, (ii) informace o knihovně o základních zařízeních v návrhu a (iii) technologický soubor obsahující výrobní omezení. Fyzikální návrh je obvykle ukončen následným zpracováním rozložení, ve kterém se provádějí změny a doplňky rozložení čipu. Poté následuje proces výroby nebo výroby, kde jsou návrhy přeneseny na křemíkové destičky, které jsou poté zabaleny do integrovaných obvodů. Každá z výše uvedených fází má přidružené návrhové toky. Tyto návrhové toky stanovují proces a směrnice/rámec pro danou fázi. Tok fyzikálního návrhu používá technologické knihovny, které poskytují výrobní závody. Tyto technologické soubory poskytují informace o typu použitého křemíkového plátku, použitých standardních buňkách, pravidlech rozložení (jako je DRC ve VLSI) atd.
Světelný design v divadle
Světelný designér (nebo LD) spolupracuje s režisérem, choreografem, scénografem, kostýmním návrhářem a zvukovým designérem na vytvoření osvětlení, atmosféry a denní doby pro inscenaci v reakci na text, přičemž zohledňuje otázky viditelnosti, bezpečnosti a nákladů. LD také úzce spolupracuje s vedoucím jeviště nebo programováním ovládání show, pokud se v dané produkci používají systémy ovládání show.
Mimo jevištní osvětlení může být práce světelného designéra mnohem rozmanitější a lze je najít při práci na rockových a popových turné, firemních uvedeních na trh, uměleckých instalacích nebo světelných efektech na sportovních akcích.
Úkoly světelného designéra
Překlad textu do světelného návrhu
Vytvoření nálad a atmosféry
Zajištění viditelnosti pro publikum a herce
Zajištění bezpečnosti herců a štábu
Zůstat v rámci rozpočtu
Proces světelného designu
Proces světelného designu obvykle začíná čtením textu a setkáním s režisérem a dalšími členy kreativního týmu. LD poté vytvoří světelný plán, který zahrnuje umístění světel, barvy a intenzitu. Plán je poté schválen režisérem a LD začne programovat světla.
Programování světel je technický proces, který zahrnuje nastavení doby a intenzity každého světla. LD také vytvoří světelné scény, které jsou předem naprogramované světelné sekvence. Světelné scény se používají k vytvoření různých nálad a atmosféry v inscenaci.
Typy světel
Existuje mnoho různých typů světel, které lze použít v divadelním osvětlení. Mezi nejběžnější typy patří:
Fresnelova světla: Tato světla mají čočku, která umožňuje zaostření paprsku. Jsou všestranná a lze je použít pro širokou škálu účelů.
Parnellizovaná světla: Tato světla mají parabolický reflektor, který vytváří rovnoměrné pole světla. Jsou často používány pro osvětlení scén nebo pro vytváření zvláštních efektů.
LED světla: LED světla jsou energeticky účinná a mohou produkovat širokou škálu barev. Jsou stále populárnější v divadelním osvětlení.
Světelné ovládání
Světelné ovládání se používá k ovládání světel v inscenaci. Existuje mnoho různých typů světelných ovladačů, od jednoduchých manuálních ovladačů až po sofistikované počítačové systémy.
Světelné ovladače se používají k ovládání následujících aspektů světel:
Intenzita
Barva
Doba
Pohyb
Bezpečnost světelného designu
Bezpečnost je důležitou součástí světelného designu. LD musí zajistit, aby všechna světla byla bezpečně upevněna a aby elektrické vedení bylo v dobrém stavu. LD musí také zajistit, aby herci a štáb byli chráněni před škodlivými účinky světla.
Světelný design je důležitou součástí divadelní produkce. LD spolupracuje s režisérem a dalšími členy kreativního týmu na vytvoření osvětlení, atmosféry a denní doby pro inscenaci. LD také zajišťuje bezpečnost herců a štábu a dodržuje rozpočet.
Organizační architektura Organizační architektura, také známá jako organizační návrh, je oblast zabývající se vytvářením rolí, procesů a formálních vztahů ve firmě. Metaforicky se odkazuje na architekturu jako na strukturu, která naplňuje organizace obsahem. Různé prvky organizační architektury podniku musí být vnitřně konzistentní ve strategii, architektuře a konkurenčním prostředí. Poskytuje rámec, prostřednictvím kterého organizace usiluje o realizaci svých základních kvalit, jak jsou uvedeny ve výroku o vizi. Poskytuje infrastrukturu, do které jsou nasazeny obchodní procesy, a zajišťuje, aby byly základní kvality organizace realizovány v rámci obchodních procesů nasazených v organizaci. Tímto způsobem se organizace snaží trvale realizovat své základní kvality v rámci služeb, které nabízejí svým klientům. Tato perspektiva organizační architektury je dále rozvedena níže.
Návrh procesů
Návrh procesů je v chemickém inženýrství výběr a sekvencování jednotek pro požadovanou fyzikální a/nebo chemickou přeměnu materiálů. Návrh procesů je ústřední součástí chemického inženýrství a lze jej považovat za vrchol tohoto oboru, který spojuje všechny jeho složky. Návrh procesů může být návrh nových zařízení nebo může jít o úpravu nebo rozšíření stávajících zařízení. Návrh začíná na koncepční úrovni a nakonec končí ve formě výrobních a stavebních plánů. Návrh procesů se liší od návrhu zařízení, který je svým duchem blíže návrhu jednotkových operací. Procesy často zahrnují mnoho jednotkových operací.
Fáze návrhu procesů
Návrh procesů obvykle probíhá v následujících fázích:
1. Definice rozsahu: Určení cílů a omezení projektu.
2. Studie proveditelnosti: Vyhodnocení technických a ekonomických aspektů navrhovaného procesu.
3. Vývoj základního návrhu: Vytvoření základního diagramu toku, který ukazuje hlavní jednotkové operace a jejich vzájemné propojení.
4. Detailní návrh: Vypracování podrobných plánů pro jednotlivé jednotkové operace, včetně specifikací zařízení, velikostí potrubí a nástrojů.
5. Dokumentace návrhu: Vytvoření výkresů, specifikací a dalších dokumentů nezbytných pro výstavbu a provoz zařízení.
Faktory ovlivňující návrh procesů
Na návrh procesů má vliv řada faktorů, včetně:
Cíle procesu (např. výroba určitého produktu, separace směsi)
Požadovaná kapacita a výrobní rychlost
Dostupnost surovin a energie
Omezení týkající se životního prostředí a bezpečnosti
Ekonomické faktory (např. investiční náklady, provozní náklady)
Nástroje pro návrh procesů
Pro návrh procesů se používá řada nástrojů, včetně:
Simulační software: Software, který umožňuje modelářům simulovat chování procesu a předpovídat jeho výkonnost.
Optimalizační software: Software, který pomáhá návrhářům optimalizovat proces s ohledem na určité cíle (např. minimalizaci nákladů, maximalizaci výnosu).
Databáze: Databáze obsahující informace o fyzikálně-chemických vlastnostech látek, jednotkových operacích a zařízeních.
Význam návrhu procesů
Návrh procesů je zásadní pro úspěch chemických závodů. Dobře navržený proces může vést k:
Zvýšené výrobnosti
Sníženým nákladům
Vylepšené kvalitě produktu
Sníženému dopadu na životní prostředí
Zvýšené bezpečnosti
Závěr
Návrh procesů je komplexní a náročný úkol, který vyžaduje důkladné porozumění chemického inženýrství a souvisejících oborů. Dobře navržený proces je základem pro úspěšný chemický závod.
Brainstorming Brainstorming je kreativní technika, při níž skupina lidí spontánně navrhuje nápady v reakci na zadání. Důraz je kladen na objem a rozmanitost nápadů, včetně nápadů, které se mohou zdát neobvyklé nebo „mimořádné“. Nápady se během aktivity zaznamenávají, ale do pozdější doby se nehodnotí ani nekritizují. Absence kritiky a hodnocení má za cíl zabránit tomu, aby účastníci byli omezeni ve své produkci nápadů. Termín zpopularizoval reklamní manažer Alex Faickney Osborn v klasickém díle „Applied Imagination“ (1953). Analýza podnikání Jakmile nový produkt projde procesem screeningu, dalším krokem je provedení analýzy podnikání. Analýza podnikání je základní posouzení kompatibility produktu na trhu a jeho potenciální ziskovosti. V tomto bodě se často zkoumá velikost trhu a konkurenční produkty. Nejdůležitější otázka se týká poptávky na trhu: Jak produkt ovlivní prodej, náklady a zisky firmy? Pokud produkt přežije první tři kroky, je vyvinut do prototypu, který by měl odhalit nehmotné vlastnosti, které vnímá spotřebitel.
Aktivita-centrický design Aktivita-centrický design (ACD) je rozšířením paradigmatu designu orientovaného na člověka v interakčním designu. ACD klade větší důraz na aktivity, které by s danou technologií prováděl. ACD má své teoretické základy v teorii aktivity, podle níž lze aktivity definovat jako akce prováděné za účelem dosažení cíle. Při práci s aktivita-centrickým designem využívají designéři výzkum k získání poznatků o svých klientech. Typickým přístupem k získání informací o chování klientů jsou pozorování a rozhovor. Mapováním aktivit a úkolů klientů si může designér dovědět o chybějících úkolech, jejichž provedení by usnadnila aktivitu, a navrhnout řešení pro splnění úkolů.