Оптическая башня
1. Общая концепция
Оптическая башня — это коммуникационная башня, которая, помимо передачи радиосигналов, оборудована светильниками, кодирующими двоичное число по вертикали. Это двоичное число будет использоваться в основном как часы для передачи времени, температуры или других специальных сигналов. А также служить ориентиром в городе.
Если мы рассмотрим 4‑битную Оптическую башню, мы можем закодировать до 2^4 натуральных чисел (16 различных символов, от 0000 до 1111). Для упрощения позиционного чтения мы закодируем световые точки цветами. Например, верхняя — красная с весом 1, следующая за ней зелёная с весом 2, следующая жёлтая с весом 4, а самая нижняя синяя с весом 8. Большое расстояние между световыми точками обеспечивает высокое угловое разрешение двоичного числа (гораздо лучшее, чем у обычных башенных часов или цифровых часов), и его можно читать невооружённым глазом с расстояния в несколько километров. Для передачи времени и температуры достаточно передавать цифры последовательно (одну за другой) и несколько кодированных вспышек (1111) для разделения часов, минут и температуры. Чтение оптической башни не требует никаких электронных устройств и расшифровывается напрямую без каких‑либо вычислений. Нужно только запомнить код или цвета 16 натуральных чисел от 0 до 15 и дополнительные знаки (вспышки), которые будут установлены. Принцип тот же, что описан в проекте Бинарных цифровых часов 1986 года.
Главной мотивацией Оптической башни было использование вертикальной конструкции или башни для передачи оптических сигналов на большие расстояния, понятных человеку без необходимости в декодерах или дополнительных технологиях. Продемонстрировать, что двоичные числа очень полезны для передачи знаков с высоким угловым разрешением. Какие ещё общественные часы можно читать невооружённым глазом с расстояния 30 км?
Пример передачи. Скорость передачи может быть 1 секунда на знак с интервалом 0,5 секунды без сигнала:
1111 Вспышка 0,2 секунды > "Означает, что передаётся время"
0010 > "2"
0011 > "3" То есть 23 часа.
1111
1111 Две вспышки по 0,2 секунды с интервалом 0,2 секунды > "Означает, что передаются минуты"
0100 > "4"
1001 > "9" то есть 49 минут
1111
1111
1111 Три вспышки по 0,2 секунды с интервалом 0,2 секунды > "Означает, что передаётся температура"
0001 > "1"
1000 > "8" то есть 18 градусов Цельсия
Конечно, можно передавать и другие сигналы, и комбинации вспышек и последовательностей позволяют множество вариаций. Можно передавать специальные сигналы для предупреждения об опасности или для праздников. Это оптическая колокольня. Можно было бы передавать буквы и тексты на средней скорости, но тогда потребовались бы электронные декодеры. Я также думал о том, чтобы заставить башню работать при дневном свете, создавая вспышки с помощью зеркал, отражающих солнечный свет. Или с помощью светодиодов, питаемых от фотоэлектрических панелей, покрывающих часть поверхности башни.
2. Оптическая башня Барселона 2004
В 1998 году я спроектировал Оптическую башню высотой 350 м с 4 всенаправленными светильниками, расположенными вертикально на расстоянии 68 м друг от друга. Конструкция планировалась к установке к востоку от вершины Тибидабо в Барселоне, уравновешивая (и превосходя по высоте) существующую коммуникационную башню 1992 года. Это была башня "Барселона 2004". Очевидно, проект не был реализован. Чтение сигналов было бы возможно невооружённым глазом по всей столичной области Барселоны, районам Маресме, Вальес и Бахо-Льобрегат.
3. Варианты
Оптическая башня — это минималистичная концепция. Ещё более минималистичный и гораздо более дешёвый вариант — представить двоичное число как передатчик оптических сигналов, разместив светильники горизонтально на небольших опорах высотой 5–10 м, подобных уличному освещению. При горизонтальном расположении двоичного числа теряется всенаправленность, но может сохраниться хорошее угловое разрешение, которое уменьшается в зависимости от угла обзора.
4. Башня Жуковского
Версия Оптической башни высотой 270 м — Башня Жуковского.