Khoa học Kỹ Thuật Hoa Kỳ 2013

 Có cái gì lạ  giữa năm 2013 ở ngành Khoa học Kỹ Thuật Hoa Kỳ ?

                                                 G S Tôn Thất Trình

I-  Chip hữu hiệu nhất :  Vi xử lý  lõi - core ( micro ) processor Intel  các lọai - series U –  Y .

     

           

Trên thế giới  họa kiểu chip, các dân chuyên nghiệp đặc thù – spec people  chú tâm  điển hình nhất là  tốc độ .  Nhưng khi yêu cầu về di động tăng gia, hửu hiệu trở thành phẩm giá  quan trọng  như thảy mọi điều .  Ở thế  hệ thứ tư - 4th Generation  các vi xử lý  lõi của Intel, các kỷ sư đã suy tư lại  phương cách các thành phần   thông tin nhau,  hầu tạo ra  những chip máy computer để đùi – laptop   hửu hiệu và uy vũ nhất thế giới. Các ( vi ) xử lý khởi sự xuất hiện mùa hè năm nay  trên các linh kiện , sẽ chạy mau lẹ 10 đến 15 lần hơn  các xử lý trước đây  và kéo dài thêm đời sống  bình điện  gần 2 giờ đồng hồ, một  đòn mạnh nhất trong lịch sử  Intel. Một xử lý chánh đại tu bổ  như thế sẽ giúp cho các máy để đùi kéo dài lâu hơn . Nhắc lại tốc độ của họa kiểu  thế hệ 1G  thuộc lòai tương tự- analog như ở điện thọai truyền thống. Lòai thế hệ thứ hai 2G vào thập niên 1990  như CMDA, GSM  phát triễn thêm nhiều đặc điểm của điện thọai cận đại  cần tháp tòa và hạ tầng cơ sở như các trạm  linh kiện 2G . Loài thế hệ thứ ba 3G dịch vụ không dây xuất hiện vào thập niên 2000  như HSPA - High Speed Packet Access  và EDGE  - Enhanced  for GSM Evolution : tốc độ tối thiểu các dịch vụ 3G phải là  200 kbps ( kilobytes per second  ), điển hình ngày nay là từ 6000 kbps  đến 14Mbps.   Lòai 4G thường không theo đúng  tiêu chuẩn thế hệ 4G .  Dịch vụ  LTE – Long Term  Evolution , HSPA   có tốc độ   mau lẹ hơn 3G; điển hình  tốc độ từ  2.10 đến 60 Mbps , khi dùng các thể thức IP – Internet Protocol.  Theo Cowen  and CO,  năm ngóai 2012,  mức bán   chips 3G   rẽ và cũ  hơn đã giảm mất 40% , vì   lẽ  các người sử dụng điện thọai thông minh – smartphone  đã chuyễn qua  dịch vụ 4G  mau lẹ hơn nhiều. Tuy nhiên , hảng  Broadcom ở thị trấn Nam CaLi quý 2013 này, đã phải cắt bớt phí tổn hay đóng cửa nhiều đơn vị, vì  mức bán 4G gia giảm nhiều ; chẳng hạn   một lọai chip Broadcom chế tạo dùng   cho Samsung   đã bị một lọai chip  Qualcom Inc . hảng đối thủ thay thế, dùng  ở máy Galaxy S4 Mini . Hảng Qualcom hiện chiếm  52 %  thị trường  băng tần căn bản – baseband   và hơn 75%  thị trường LTE.   Trong khi Broadcom   chỉ chiếm 5% thị trường baseband và  hầu như không có gì ở thị trường  4G LTE ( theo LA Times ngày 25 tháng 7 năm 2013 ) .      

   

1-      Nhiều hơn trên bảng.

 Chip càng có nhiều  thành phần hơn , thì các nhà chế tạo  càng có thêm chỗ để thiết kế  những bình điện lớn hơn ở các linh kiện mình. Intel đã làm teo đi trung tâm họat động kiểm sóat bệ nền  – platform controller hub, một cảnh sát giao lưu  dẫn đường dữ liệu vào RAM ( Bộ Nhớ Ngẩu Nhiên) , các cạc đồ biểu – graphic cards ), các ổ cứng  và di chuyễn chúng từ bảng cái, bảng mẹ-  mother board vào chip .

 

2-   Máy dự phòng thông minh hơn  

  Các chip mới   hổ trợ một mốt “ngồi yên tích cực – active idle”  trong đó các lập trình  vẫn chạy  ( nhận các điện thơ – e-mail và tuyít , kêu chiêm chiếp – tweets  hay dòng nhạc )  trong khi máy để đùi đã đóng kín.  Các tiến trình nhìn thấy , tỉ như đồ biểu , ngừng – stop, giúp cho vài linh kiện vẫn chạy mãi đến 13 ngày sau.

3-  Chia sẽ dữ liệu

Trước đó,  nếu đơn vị   xử lý trung ương -central processing unit ,CPU cần họat động trên  cái gì  đó, xử lý  đồ biểu – graphics processors , GPU  đã chất tải , chẳng hạn   một mảnh mật mã trò chơi  - game code, nó cần làm ra một bản sao . Ở vài kiểu mẩu  chip, CPU và GPU chia sẽ một  nơi cất dấu – cache ; cho nên  chúng khỏi xài phí  năng lượng, để sao chép dữ liệu.

4-      Bộ nhớ điện thế thấp

Các kỷ sư Intel đã họa kiểu những chips  hoạt động được với  RAM thường sử dụng  ở các điện thọai  và máy bảng nhỏ- tablets  ( tên gọi là  LPDDR3 RAM ). Bộ nhớ này  chạy ở điện thế 1.2 volts, còn RAM máy PC điển hình cần đến 1. 5 volts.

5-      Hạ công xuất watt- wattage drop

Tùy theo lọai chip, tiêu thụ điện  sẽ xuống đáy  giữa 6 và 11.5 watts. Để so sánh, trung bình một xử lý máy để đùi  có thể nuốt  đến 35 watts .  

 Không rõ  Công nghệ Intel  Việt Nam đã sản xuất được các chip mới này chưa và mạng lưới thế hệ 4G được thiết lập nơi nào ?

             

             II – Lợi lộc lạ lùng  của xơ vỏ dừa

                    Xơ vỏ dừa  chứa vật liệu hữu cơ thường thức đứng hạng nhì thế giới  và đó là lignin. Tìm thấy lignin ở thành vách tế bào của gỗ và cây cho gỗ, lignin làm tăng thêm  độ cứng vững ( cứng rắn ) – rigidity,  kháng  được lữa, các vi trùng và hấp thu các tia cực tím – ultra violet, UV  rays. Dệt chung nhau các sợi xơ này giúp  trái dừa rụng  xuống đất khỏang gần 25 -30 m, mà không  nứt bể trái.    

             -Ván lướt sóng – paddle board bằng xơ dừa. Khi đạp xe đạp gần nhà ở Thái Lan, Paolo  Cechetti  nhìn thấy  một dân Thái Lan  đang dệt xơ vỏ trái dừa  thành giỏ xách tay. Cechetti là một kỷ sư của hảng chế tạo các thiết bị  thể thao trong nước Cobra International luôn luôn săn đón những kỷ thuật làm các ván trượt nước  mạnh hơn và nhẹ hơn. Điển hình là  một cái gì quay tròn  trong một lõi  căn bản  sợi carbon.  Thế nhưng Cachetti  quyết định  thử nghiệm  sợi xơ dừa. Lõi Chiếu Coco – Coco Mat core , nay được sử dụng  trên các ván trượt  từ nhãn hiệu Úc NSP, mạnh mẽ hơn là sợi carbon và lại vững bền hơn. Các nhà họa kiểu đang bắt đầu chế tạo những ván trượt bằng cách  tách rời và làm sạch các sợi xơ trái dừa  bằng tay. Rồi  họ trải sợi ngẩu nhiên  kẹp  giữa lớp  sợi gương và nhét vào một lõi polystyrène. Cuối cùng  họ đặt chúng trong một khuôn chân không và tiêm  thêm epox . Các sợi xơ dừa  hấp thu  ít epoxy hơn là các vật liệu khác,  làm giảm cân lượng của ván trượt đến 30 %. Chúng cũng lọai bỏ 40 % các vật liệu độc hại theo tiến trình này .

             -Vải xơ dừa . Áo quần và tơ sợi chế tạo ra là vì  xơ dừa làm giảm mùi hôi và các đặc tính chận đứng các tia cực tím – UV.  Hảng Cocona toa lạc tại bang Colorado , Hoa Kỳ, làm các vải vóc chứa car bon thóat thai từ các vỏ dừa. Các nhà chế tạo  áo quần thể thao tỉ như hảng La Sportiva và Adidas, sử dụng vỏ dừa  để sản xuất áo quần, như  áo  sơ mi chạy đua và áo vét tông.

           Hy vọng  những ý kiến sản xuất xơ dừa mới này sẽ giúp chấn chỉnh ngành trồng dừa Bến Tre- ĐBSCL, Tam Quan -Bình Định và Sông Cầu- Phú Yên… gì không ?

      III- Những động cơ teo nhỏ lại không tưởng tượng được .

     Các xe ô tô mới  cống hiến mọi sức lực chỉ chóang có phân nữa chỗ trống:

     Khuynh hướng

 Hè năm 2012, Cơ quan Bảo vệ Môi Sinh ( Hoa Kỳ )  và Bộ Giao thông Vận Tải ( Hoa Kỳ )  tung găng lên khiêu chiến.  Họ đặt ra  một tiêu chuẩn mới  đòi hỏi  xe trung bình phải  chạy 54,4 dặm Anh ( 87.7 km ) một ga lông ( gần 4 lít ), nghĩa là 2  lần hơn trung bình hiện tại, vào năm 2025. Nhưng nhà chế tạo xe hơi  có thể đạt  mục tiêu này  dễ dàng theo cách làm ra những xe hơi nhỏ hơn   và nhẹ hơn , nhưng trong lúc đó lại  có phần ít mạnh mẽ hơn.  Thay vào đó, rất nhiều nhà chế tạo lại  đến  mục tiêu theo cách khó khăn làm ra những động cơ tí xíu – pint size engines ép  mất đi l những mã lực càng nhiều càng hay  trên các  đông cơ lực lưỡng các đời trước .

  

     Lợi lộc

Những nhà tiêu thụ, đặc biệt  những ai quen thói xa hoa , thường gạt bỏ những động cơ nhỏ cho rằng chúng yếu kém , ồn ào  và không đáng tin vậy. Thế nhưng những sửa đổi  tỉ như sạc tua bo- turbocharging  và tiêm nhiên liệu trực tiếp – direct  fuel injection   giúp cung cấp nhiên liệu chính xác hơn  và gần mức đốt cháy gần hết ( gần hòan tòan ), tăng cường  mã lực của động cơ,  ngay cả khi  tiêu thụ ít  xăng hơn. Và lẽ dĩ nhiên, đốt cháy ít nhiên liệu hơn  giảm bớt các phát thải nhà kiếng  và tiết kiệm tiền cho người lái xe. 

           Xe Ford Fiesta  1.0 L :   Sạc tua bô và  tiên nhiên liệu trực tiếp giúp  cho các kỷ sư hảng xe Ford đạt 123 mã lực , một số lượng  lành mạnh cho  một xe ép( thu ) nhỏ - compact , từ động cơ Fiesta nhỏ bé chỉ  chứa 1.0 lít. Xe có khoang hành lý và nguời ngồi   – hatchback bốn cửa hay xê đăng – sedan sẽ chạy hơn   64.3 km  ở xa lộ. Giá  khỏang 15 800 $US.

              Xe BMW i8 1.5L  :  Động cơ 3 xy lanh và1.5l của xe i8  tên gọi là B38 , sản  xuất ra 220 mã lực . Một motor điện  trên bộ lái truyền động- drivetrain   thêm một  xóc gia tốc đẩy xe  lên từ  zê rô đến 96.5 km một giờ  trong vòng 4.6 giây đồng hồ.  Các nhà phân tích hy vọng là  động cơ   sẽ giúp cho i8 đạt đỉnh là  128.7km một ga lông, cũng sẽ là mã lực của xe Mini thế hệ mới v xe 2 chỗ ngồi coupe 1- series. Giá khỏang 125 000$. 

            Xe Mercedes CLA45 AMG  2.0 L : Động cơ  M133, 2 – lít  ở xe AMG  sản xuất  355 mã lực, một kỷ lục  tỉ xuất Đường ra – đến Đổi chỗ  cho bất cứ một động cơ nào.  Một sạc tua bô cuộn kép – twin scroll   cho thêm áp lực động cơ  26.1 cân Anh  một ngón Anh vuông , giúp xe xê đăng  thu nhỏ -compact sedan  từ zero   đến 60 trong vòng 43.5 giây đồng hồ .  Ngay khi có sức mạnh này, xe sẽ đạt 30  dặm ( 48 km ) Anh  một ga lông .  Giá chừng  48 375 $ .  

     IV – Vặn dây đúng điệu đờn ghi ta – guitar  chỉ trong vài giây đồng hồ .

                Những trục vặn dây đờn rôbốt  tự động  hòa âm đúng điệu bất cứ đờn ghi ta nào chỉ trong  vài dây. Suốt  23 năm lịch sử mình, các cách vặn dây hòa đúng điệu  các ghi ta tự động vẫn cứng đầu  giữ vững tính cách phức tạp của các hệ thống, giá hàng ngàn đô la Mỹ và đòi hỏi chuyên nghiệp cài đặt chán ngắt. Chris Adams, chủ tịch tổng giám đốc  hảng Tronical ở thành phố Hamburg – Đức Quốc  đã hình dung ra một phương cách   giải quyết  các vấn đề.  Sử dụng một vi xử lý – microprocessor ngòai kệ, algorithm hòa điệu đặt sẳn  và sáu motors nhẹ tâng, Adam phát triễn ra một hệ thống đầu tiên các nhạc sĩ  có thể  trang bị thêm bộ phận mới này ở bệ đở trục  quay, tại bất cứ hầu hết mọi lọai đờn ghi ta, khỏi cần đến dây, khoanhay mối hàn nào cả. Khi cài đặt bộ phận  TronicalTune  giá 299$ này,  là chúng ta có thể  có một dụng cụ làm giọng hòan tòan – pitchperfect , chỉ  mất khỏang 5 giây đồng hồ.     

              

               - Gắn vào :  Bộ phận TronicalTune gồm một computer 7.5 m  và sáu trục vặn dây  động cơ  hoà âm đúng điệu, đóng vít vào bệ đở  và các trục  vặn dây hiện hửu .  Ở trục hòa điệu  truyền thống, các dây phải xuyên thòng qua các lỗ, một kỷ thuật có thể làm đứt dây, khi dây  đụng vào các bờ thành. TronicalTune  dùng một phương pháp dịu dàng hơn : các dây cột xoắn ốc trên các thanh bệ đở.  

                - Hoà âm đúng điệu – tuning:  Sau khi lựa chọn từ 12 lọai làm sẳn – presets ( tỉ như   lọai mở tiêu chuẩn  - standard open E )  người dùng  gảy luôn cả 6 dây  một lúc . Một máy dò áp điện- piezoelectric sensor  chụp bắt các rung động  và một  xử lý chia rời   những  nhịp điệu của mỗi dây.  Khi  nó dò thấy một nốt  lạc điệu-  off pitch note , nó ra tín hiệu  cho một động cơ trợ động – servomotor, thắt chặc hay  làm chùng  dây  để điều chỉnh giọng điệu.  Một khi cả 6 dây thảy đều hòa  âm đúng điệu, hệ thống tự ngưng lại .

                  - Tinh luyện :  các thân và dây ghi ta khác nhau, tạo ra những biến thiên nhỏ về âm sắc- timbre  , cho nên Adams  làm lập trình  cho TronicalTune trở nên quen thuộc với  đờn ghi ta, sau chừng 10 – 20  làm hòa âm đúng điệu. Vi xử lý theo dấu các âm bội - overtone  và chiếu theo đó  làm cho hòa âm đúng điệu.

            V- Hỗn lọan các Điều

 

Electric Imp giúp nối liền tất cả dụng cụ điện tử vào mạng Internet để dễ dàng xử dụng. 

             Các linh kiện thông minh có thể nào  họat động  hài hòa nhau không ? Ai nấy đều   nói về Internet của Điều - Internet of  Things , một mạng họat động  các linh kiện thông minh  ngày nào đó có thể  giúp làm tự động hóa  phầnlớn thế giới quanh ta. HVAC  và các hệ thống thắp sáng  sẽ  điều chỉnh, tùy thuộc nơi nào người sử dụng đi tới.  Sân cỏ  sẽ tự biết là khi nào sân cần phải tưới nước . Trong lúc đó, các nhà chế tạo sản phẩm đã hối hả  sửa sọan cho  chuyễn tiếp này. Trung bình một gia thất  nay đã có 10  gizmo- yếu điểm ? nối kết  và các  chuyên viên  trù liệu  là con số này sẽ nhảy vọt lên  đến 50 vào năm 2022.  Nhưng chế tạo linh kiện và làm chúng họat động  đồng bộ được là hai nhiệm vụ khác nhau hẳn .

           Các thủ tục – protocols , những hệ thống  làm thông điệp kỹ thuật số và lệ luật  trao đổi các thông điệp là  hồ dính – glue làm dính chặc các linh kiện với nhau. Chỉ riêng ở trang Web đã có ít nhất là 50 thủ tục rồi. Các linh kiện không dây tương tác  xuyên qua  một bộ thủ tục khác, tỉ như  ZizBee,  Bluetooth , RFID  và BACnet . Và những linh kiện này chia sẽ thông tin  với trang Web, xuyên qua một bộ thủ tục khác nữa , gồm luôn cả 802.15.4e và CoAP.

            Thành quả là  Internet của Điều  nay thật sự là hàng trăm  Internets  nhỏ hơn , đứt đọan,  nứt nẽ hơn.  Các kinh kiện hiện diện trên những mạng họat động  tách biệt của chúng, bắt buộc các nhà tiêu thụ phải lựa chọn hoặc giữa chúng hoặc cho họat động nhiều linh kiện cùng một lúc. Những món đồ đáng lý phải họat động song đôi – in tandem  , chẳng hạn  các bóng đèn  thông minh  và một bộ  màn che cửa sổ- window blinds  Wi-Fi , lại không thể làm. Và  mỗi linh kiện  đòi hỏi  một app - ứng dụng   điện thọai thông minh riêng  biệt để kiểm sóat.

           Trong ngắn hạn , các kỹ sư đang tìm cách giải quyết quanh các rào cản này .  Revolv, một công ty  nhà tự động – home automation  bán ra một  căn cứ  có 7 rađiô không dây, nói được 10 ngôn ngữ không dây.  Căn cứ  tự động nối kết đến bất cứ một linh kiện nào trên mạng Wi-Fi gia thất, gồm cả máy điều nhiệt-thermostat , ánh đèn  thắp  và ngay cả  các cửa gara,  các điện thọai thông minh và bảng( computer ) nhỏ - tablets  người sử dụng có thể   kiểm sóat các linh kiện cá nhân hay một nhóm chúng  qua các bề mặt chung ( tiếp hợp ) Revolv. Chúng cũng có thể cài đặt các máy nhắc nhở – prompts tỉ như “  nếu chúng ta mở đèn, và đặt lại máy điều nhiệt ở nhiệt độ 71 độ F” . Ai đó có thể gói nhét ,chắp vá   các hệ thống tự động  cùng nhau nữa.  MakerSwarm, một dụng cụ   Maya  Design làm ra, giống như một cuộn băng dây dính – duct tape  cho Internet các Điều. Nó để cho các người tiêu thụ  ra hiệu nhắc nhở những dây chuyền chỉ huy dài,  xuyên qua nhiều  linh kiện đa hợp. Chẳng hạn,  một dàn trải các  máy dò ẩm độ  có thể gửi tín hiệu  đến một hệ thống tưới tiêu phun nước.

            Các hệ thống chắp vá  có thể họat động một thời gian, nhưng Internet của Điều sẽ cần có hiện hửu hóa tiêu chuẩn  để tiến tới tiềm năng đầy đủ của mình và   thật sự làm đổi thay cách nào chúng ta sinh sống. IBM , Cisco  và các đại công ty khác  đang cố thúc đẩy  một  tiêu chuẩn mở- open standard cho các linh kiện nối kết.  Thủ tục Chuyên chở Trắc Viễn Nối đuôi Thông điệp – Meassage Queuing Telemetry  Transport, MQTT  là một lựa chọn này. Facebook dùng  MQTT  để thông báo trước iOS sống  động, nhưng nó mềm dẽo và có thể  leo bằng thang, đủ để phụng sự một lọai htpp  cho các linh kiện thông minh . Khi  một tiêu chuẩn như thế đặt xong, hàng tỉ linh kiện không dây cuối cùng ra  có đủ khả năng để nói chuyên với nhau , cho nên chúng ta khỏi cần nói chuyện với chúng nữa đó !

          …

    ( chiếu theo  Khoa học Phổ Thông- Popular Science số tháng 8 năm 2013 )

                   (Irvine , Nam Ca Li- Hoa Kỳ, ngày 27 tháng 7 năm 2013 )