dxdt.blog: занимательный интернет-журнал

Высокопроизводительные микропроцессоры GPU требуют как-то отслеживать географически, чтобы они работали только в тех регионах планеты, где разрешается. Это известная практика, которая уже применяется для станков, сельскохозяйственных машин и прочего оборудования. Интересно, что если чип можно дистанционно отследить и заблокировать (блокирование – следующий логичный шаг), то нельзя считать, что это работает только для неких конкретных регионов, на которые наложили санкции в данный момент времени. Естественно, технология такая работает в конкретной точке, поэтому отключать можно и домашних пользователей там, где общие санкции пока наложить не успели. Почему-то про это меньше шумят, чем про требования “официальных бекдоров” в системах обмена сообщениями на смартфонах.

А как такая технология отслеживания могла бы работать? Напрашивается вариант, когда сама условная “видеокарта” устанавливает соединение с удалённым сервером через Интернет. Независимые и от ОС, и даже от прочего оборудования в том же компьютере-носителе, системы удалённого доступа давно известны: IPMI и пр., с выделенной операционной системой и независимой “одноплатной” аппаратурой (SoC). В случае с видеокартой – если доступа к центральному серверу нет, то прошивка не работает. Токены, разрешающие работу, можно привязывать ко времени, например. Дальше возникает вопрос, как на стороне сервера определить положение чипа, прошивка которого прислала запрос. Можно встроить в чип приёмник GNSS (GPS) и передавать координаты. Однако приём сигнала спутниковых систем не отличается надёжностью, компьютер с видеокартой может быть установлен в подвале. Хотя, это уже проблемы потребителя – пусть он антенну выставляет на окно, что ли. Впрочем, координаты возможно подспуфить (но не всегда). С другой стороны, в качестве GNSS можно использовать сети спутников связи по типу Starlink, что понадёжнее.

Сервер может померить сетевую дистанцию “через Интернет” по времени доставки IP-пакетов. Это даст радиус на некотором сетевом графе. Один сервер не позволит определить регион с достаточной точностью, но если расставить много точек присутствия по Сети, то точность улучшится. Проблема в том, что если искомый чип подключен через некий туннель (VPN), то более или менее точно удастся определить местоположение точки выхода, а дальше – опять получится один радиус: дистанция, определяемая по времени в пути, понятно, не сильно зависит от того, есть VPN или нет, но вот плечо “последней мили”, ведущее от точки VPN до оконечного устройства, будет одно и то же для всех измерящих серверов. Впрочем, нетрудно опять списать на проблемы потребителя – пусть он сперва антенну из подвала выставляет, а потом отключает VPN.

Всё же, более эффективен какой-то гибридный метод, учитывающий и GNSS, и сетевые задержки, и, скажем, локальную электромагнитную обстановку: кто сказал, что не стоит добавить сюда WiFi и базовые станции GSM?

Ещё одно поколение Spectre-подобных атак, использующих логику “предиктивных” схем микропроцессора для преодоления аппаратного разграничения – Training Solo. Сообщают, что работает даже тогда, когда в системе корректно реализованы механизмы защиты от ранее известных вариантов Spectre (V2 и пр.), потому что носителем вектора атаки служит код, полностью исполняемый в привилегированном контексте процессора. Я, кстати, в прошлом году (и раньше) писал, что подобные атаки на рассматриваемой микропроцессорной архитектуре, – когда есть общие для потоков кода элементы процессора и, хотя бы, схемы предсказания ветвлений и “префетчинга” команд, – нельзя устранить в принципе.

Беспроводной телефон, использующий свет (солнечный) в качестве носителя сигнала, а нехитрую систему зеркал – в качестве модулирующей схемы. Из 1880 года, тоже от Белла. См. иллюстрацию.

Это амплитудная модуляция, наводимая колебаниями зеркала в микрофоне. На стороне приёмника – используется фоточувствительный элемент, переводящий колебания интенсивности светового луча в звук динамика. В статье на Hackaday (англ.) пишут, что действие схемы удалось воспроизвести на практике, но с использованием современных лазера и фоторезистора (там же, в статье, и ссылка на видео).

Вообще, по сравнению с радиотелефоном, такая схема заметно лучше защищена от утечек, поскольку световой луч сконцентрирован. Это тем более касается лазера. Лучше ли защита от помех – это вопрос посложнее. Если используется солнечный свет, то в пасмурный день телефон вообще не работает. Кстати, можно взять специальные свечи, в качестве источника яркого света, попутно получив “Гиперболоид” им. инженера Гарина.

При этом, когда телефон действует, помеху в виде дыма поставить просто, но нужно, чтобы дымовая завеса либо оказалась строго между передатчиком и приёмником, либо накрыла тенью солнечный вход передатчика. Засвет приёмника – да, можно проводить из любой точки, где есть прямая видимость, но нужно тоже использовать хорошо сфокусированный луч, и помеха-засвет легко блокируется постановкой контрпомехи – небольшой шторки. Так что, в некоторых моментах, помехозащищённость получше, чем у радио.

Конечно, нельзя сказать, что и учтеки исключены, и помехи не сработают. Что касается утечек, то принимать можно какие-нибудь блики, возникающие при работе передатчика. Впрочем, для 1880 года это довольно сложно – слишком высокая чувствительность потребуется.

Утечки по побочным каналам (ПЭМИН) возможны разные. Предположим, что есть некоторая портативная радиостанция (рация), которая штатно использует защищённый радиопротокол. Что-нибудь типа P25 – это тут не так важно, главное, чтобы использовался цифровой сигнал, а полезная информация передавалась в зашифрованном виде.

Внутри радиостанции – много достаточно сложной электроники. Но можно представить, что аналоговый сигнал, воспринимаемый микрофоном, даёт некоторую наводку в радиопередающем тракте. То есть, по условию задачи, сам основной радиосигнал – цифровой. Однако цифровой сигнал должен передаваться при помощи модулирования вполне себе аналоговых электромагнитных несущих сигналов. Соответственно, электрический сигнал микрофона, из-за несовершенства схем, может портить и модуляцию, и характеристики несущих, наводя “эхо”, которое коррелирует с открытым аналоговым акустическим сигналом на входе. Это могут быть и дополнительные гармоники, могут быть как бы посторонние “сверчки” – главное, чтобы канал утечки возник.

Получается, что формально передаётся цифровой зашифрованный сигнал, но тонкая обработка этого сигнала специальным приёмником позволяет извлечь наведённое “эхо”, прочитав исходную речь в открытом виде. Соответственно, схемотехника должна предусматривать защиту от такой утечки. Само по себе “внедрение AES” и прочие “цифровые решения” по защите – тут никак не помогут, а вот поспособствовать росту качества канала утечки – могут: дополнительная сложность модуляции расширяет и “бюджет” канала утечки тоже.

Можно придумать и более хитрую схему, дважды “цифровую”. Алгоритмы шифрования внутри радиостанции реализует некоторый микропроцессор (микроконтроллер), который тактируется собственным генератором частоты. Таковая частота, модулированная переключениями вычислителей внутри микропроцессора, может “протекать” в радиопередающий тракт, либо из-за схемотехнического дефекта, либо это так и задумано, поскольку образует аппаратную “недокументированную возможность”.

Соответственно, в конкретных характеристиках передаваемого радиосигнала теперь образуется “эхо” не голоса, а вычислительных операций процессора. Утечка уже полностью цифровая, но это даже лучше: во-первых, отдельные дискретные изменения проще измерять на стороне приёмника; во-вторых, теперь нужно не ловить аналоговое “эхо” речевого сигнала, а достаточно принять симметричный ключ того же AES, после чего – переходить уже к прослушиванию штатного цифрового канала, расшифровывая данные из него. Одни и те же ключи используются подолгу, и не одной радиостанцией, так что улов, обеспеченный утечкой ключа шифра, будет намного больше, чем в случае аналоговой речевой наводки, которая вот сейчас ещё прослушивается, а через минуту – уже нет, потому что мешает какое-нибудь отражение.

Впрочем, тут есть и свои особенности: аналоговый речевой сигнал с микрофона, которому достаточно и килогерца, проще укладывается в качестве нагрузки на сотни и тысячи килогерц полосы несущего сигнала; а вот “помехи” от микропроцессора, работающего на тактовой частоте в десять мегагерц, уложить непосредственно даже на один мегагерц носителя уже нсильно сложнее. Но можно ли организовать утечку битов ключа шифра через сигнал с частотой один мегагерц (условно), если реализация шифра работает на частоте десять мегагерц? Да, можно, потому что биты ключа используются многократно, а конкретный цикл использования состоит из многих команд. Соответственно, выходить биты могут медленно. Настолько медленно, что коррелятор в приёмнике сможет постепенно восстановить большую их часть, несмотря на очень малую, если сравнивать с тактированием микропроцессора, частоту носителя (остальное биты – просто подобрать). Несомненно, если задаться целью и задействовать какие-нибудь нетривиальные методы, типа кодирования символов разностями фаз сигналов, скрытно и быстро передать биты можно. Но это нужно “задаться целью”, что сразу отметает случайные схемотехнические ошибки. Впрочем, кто там будет разбираться?

(Цифровые наводки, возникшие в результате ошибки, тоже возможны, но они скорее всего будут давать слишком слабый и медленный сигнал, пригодный, скорее, для лабораторных исследований и требующий долгих часов работы специального коррелятора.)

На базе нескольких простых микроконтроллеров ESP32S построили приёмник (фактически – фазированную антенную решётку), который вычисляет разностные характеристики сигналов WiFi, позволяя, кроме прочего, определять местоположение передатчиков, даже тех, которые находятся не в прямой видимости (а, например, за углом). Называется ESPARGOS. WiFi, понятно, сейчас есть в каждом смартфоне (по определению). И не только в смартфоне.

(via)

Пишут, что после очередного обновления iOS Apple на iPhone в Штатах появилась поддержка доступа к Starlink, как к “телефонному сервису”, через идентификаторы оператора T-Mobile. Что там в обновлении – не ясно: возможно, новая прошивка для радиомодуля, возможно – нет, и прошивка была обновлена заблаговременно, а теперь включили именно конкретные параметры для данного радиоканала.

Пусть для того, чтобы принимать произвольные сигналы смартфона спутниками Starlink – обновление прошивки и какое-то участие со стороны смартфона не нужны, однако, если смартфон с новой прошивкой радиомодуля активно выполняет команды, поступающие со спутников, в кооперативном режиме участвует в радиообмене, то это заметно расширяет возможности и по доступу к смартфону, и по наблюдению. И тут не важно, поддерживаются ли пользовательские функции, доступные на уровне ОС, и какой именно оператор сотовой связи прописан в обозначениях: сигналом спутников всё равно управляет оператор спутников, а не “титульный” для пользователя провайдер. То же самое относится и к радиообмену – сама “сеть сотового оператора”, как феномен, начинается на уровень выше технических сигналов, особенно, если речь про спутниковый доступ.

Кстати, если в процессе геолокации радиопередатчика участвует сам радиопередатчик, то расширяется спектр доступных инструментов, что, понятно, повышает точность. Но прежде всего интересны возможности по сбору состояния радиоэфира приёмником смартфона: это вполне себе штатная функция, которая в так называемых “сетях 5G” получила большое развитие, и если радиомодуль смартфона активно взаимодействует с сетью спутников, то это означает, что по запросу спутниковой сети радиомодуль может передавать сведения о принимаемых им сигналах. Обратите внимание: речь тут вовсе не только о “сигналах спутников”, а, например, о сигналах локальных точек доступа/базовых станций (это, опять же, штатный механизм) и прочих устройств, которые “видит” смартфон, но не видит спутник.

Кстати, про “умные колонки”. Периодически возникают занятные обсуждения того, насколько эффективно работает “физическое отключение” микрофонов в колонке. Тут не важна конкретная модель. Скажем, предполагается, что есть специальная кнопка Mute, которая принудительно отключает микрофоны колонки так, что колонка, – якобы, – совсем перестаёт прослушивать помещение. Речь тут именно про утечку информации, а не про то, что штатное выключение микрофона кнопкой на корпусе – это функция, несомненно, полезная во вполне себе обычных сценариях использования колонки.

Вообще, если подходить к вопросу совсем уж строго и обсуждать возможности, то “микрофонов” в устройстве, подобном “умной колонке”, очень много – слово “микрофонов” в кавычках тут потому, что функции микрофона могут с той или иной степенью акустической чувствительности выполнять самые разные элементы, вплоть до конденсаторов, отрезков коаксиальных кабелей и даже дорожек печатных плат, что уж там говорить про динамики и элементы-экраны, расположенные на платах устройства. В общем, остаётся только выбрать подходящую “помеху” и завести её на вход преобразователя, записывающего сигнал в цифровой форме. А в переключении программной прошивки на “режим прослушивания” поможет аппаратный сигнал на стороне процессора, показывающий статус кнопки Mute.

Всякую подобную наводку нетрудно представить как результат схемотехнической ошибки. В особо продвинутых случаях канал акустической утечки может образовываться после подачи в нужные элементы схемы высокочастотного сигнала “накачки” (подходит для всяких фильтрующих наборов с “ферритами” и пр.) – то есть, потребуется совпадение нескольких факторов. Так что, в идеале, добиться нужного эффекта при проектировании можно так, что и не всякий участник процесса разработки догадается о побочном эффекте. Поэтому, даже если по команде с кнопки от схемы штатного микрофона отключается электропитание, это ещё не означает, что при этом сама физическая кнопка, “подпёртая” транзисторами и диодами, не превращается в “навязанный” микрофон. (Такой вариант с кнопкой был бы особенно забавным.) Я, кстати, несколько лет назад довольно подробно описывал гипотетическую схему смартфона, прослушивающего разговоры.

Понятно, что обсуждение в подобном усиленном контексте схем отключения микрофонов “умной колонки” штатной кнопкой – это слишком: при таких требованиях лучше уж вообще запретить приносить колонку в “защищаемое помещение”. Но, всё же, именно такая колонка представляет собой очень удобный носитель: в колонке штатно используются сигналы высокой частоты (микропроцессоры, схемы WiFi, Bluetooth); в колонке имеется мощный процессор и средства преобразования аналоговых сигналов (в обе стороны); колонка подключена к сети передачи данных. Главное, что в колонку дистанционно устанавливаются программы-приложения. А эти приложения могут взаимодействовать с окружающей электроникой, формируя, кроме прочего, проксирующие звенья для передачи данных с “безопасных” устройств.

Регулярно говорят и ещё чаще пишут, что, мол, если это GPS-трекер в наручных часах, то это “просто приёмник” – принимает сигнал со спутника, но ничего не передаёт.

Конечно, тут смотря с чем сравнивать, но, вообще-то, в современных приёмниках обычно есть и вполне себе “передатчик” – это внутренний генератор частоты (или даже сложного сигнала для коррелятора), который, грубо говоря, необходим для эффективной селекции и усиления принимаемого сигнала. Так что уже и этот внутренний генератор будет излучать через прочие схемы в эфир слабый сигнал, который, теоретически, можно принимать. Помимо этого, такое сложное электронное устройство, как “умные” часы с GPS, содержит множество прочих элементов, излучающих в эфир сигналы. Понятно, что эти сигналы принимать и детектировать сложно, но, если говорить строго, то и современный приёмник – он же, в качестве побочного эффекта, и передатчик, – и микропроцессорное устройство содержат множество других схем, передающих в эфир побочные сигналы.

Впрочем, с современными часами-трекером всё обычно сильно проще, уточнений про практическую схемотехнику даже не требуется: в таких часах присутствуют, как минимум, ANT и Bluetooth, а то и полноценный WiFi-модуль. Так что, до спутника, может, и не добивает (в случае со Starlink – не факт), но точно уже внутри не “только приёмник”.

Современные смартфоны и приложения мессенджеров: вообще, приложение на конкретном целевом устройстве может подменить как провайдер сервиса мессенджера, так и провайдер операционной системы. А различные утечки в современном мире не обязательно должны происходить строго через радиосеть и непосредственно со смартфона на центральные серверы того же мессенджера. Почему про эти моменты постоянно забывают – не понятно.

Целевая подмена приложения пройдёт незаметно для конкретного атакуемого пользователя, а других пользователей – вообще не затронет. В смартфоне много сенсоров. То, что какие-то из них заявлены как “отключенные”, то, что к каким-то запрещён доступ данному приложению на уровне ОС – всё это нужно воспринимать с определённой долей скептицизма: кто его там знает, как оно реально работает в конкретном устройстве.

Телефонный номер, привязанный к смартфону, тоже даёт много неожиданных возможностей по идентификации: если номер доступен в сети оператора, то это означает, что можно сопоставлять события мобильной телефонии с тем, что происходит в приложении. И не стоит забывать про межоператорские “сигнальные системы” – то, что принято обозначать аббревиатурой SS7. Занятно, кстати, что в том же Telegram в описании “приватности” буквально сказано: “В Telegram телефонные номера играют роль уникальных идентификаторов” (то есть, ресурс оператора связи служит идентификатором в мессенджере, как бы независимом).

Не следует забывать и о том, что сейчас очень много других устройств (не только смартфонов), находящихся неподалёку от целевого устройства. Поэтому, даже если на конкретном устройстве действуют некоторые эффективные методы защиты, это не означает, что эти же методы действуют и на других устройствах рядом: на них, напротив, могут быть установлены скомпрометированные приложения, как минимум. Такое устройство может передавать на удалённые сервера сведения о том, что наблюдается вокруг – вспомните, что уже внедрены даже штатные методы “отслеживания контактов”, а немного рассуждений про нештатные – ниже. Так что и полезные для идентификации геометки могут приходить от других устройств, и информация о присутствии того или иного “защищённого смартфона” рядом тоже не потеряется.

Для выдачи в окружающее пространство сигнала присутствия вовсе и не обязательно использовать радиоэфир: приложение или специально настроенный системный модуль ОС могут сигналить ультразвуком – об этом, опять же, привычно забывают, несмотря на то, что эффект многократно продемонстрирован на практике. Для передающего данные по акустическому каналу приложения-пищалки, кстати, не требуется разрешать в ОС доступ к микрофону (но у современных приложений мессенджеров и он, обычно, есть – требуется для голосовых вызовов). Акустический канал не закрывает клетка Фарадея и он прекрасно работает транспортом для утечек даже в тех “умных” устройствах, которые смартфоном не являются, управляются “по проводу USB”, а поэтому продвинутыми пользователями считаются безопасным “чистыми приёмником”. Но достаточно, чтобы в устройстве был управляемый динамик. Более того, звук, в качестве побочного излучения, генерируют многие другие компоненты “умных устройств”.

Конструирование электронных часов, несомненно, среди самых популярных процессов в области радиоэлектроники как хобби. Вообще, с точки зрения именно разработки электроники, и не как хобби, есть только одна область, сравнимая с часами по масштабности – это источники питания во всех их проявлениях. Но о масштабах и уровне мистицизма, связанных с источниками питания, догадываются только специалисты, а вот часы – часы известны гораздо шире. И, конечно, не стоит забывать, что в электронных часах тоже есть схемы питания электричеством, которые, впрочем, здесь далеко не всегда оказываются в фокусе внимания.

Ввиду особенностей технологий окружающего мира, электронные часы – это упражнение совсем иного рода, чем часы механические. Эталоны времени – хоть “атомные”, хоть “квантовые”, но всё равно – электронные. Это неспроста. Существуют веские причины для того, чтобы конструирование электронных часов, в качестве хобби, стало очень полезным занятием. Особенно, “в наше непростое время”.

Например, DS1302 – популярный чип часов реального времени (RTC). Я его использую чаще других чипов, пусть другие имеют и более развитый набор функций, и бывают поточнее, хоть этот последний момент зависит не столько от DS1302, сколько от внешних элементов. Но, во-первых, я уже написал код для разных платформ, который работает именно с DS1302; во-вторых, я когда-то их заказал сразу большую пачку, поэтому они теперь всё время в наличии.

Электронные часы, как феномен, рассматриваемый с философской точки зрения, оснащены очень большим количеством связей с технологиями окружающей действительности. Многие аспекты процесса конструирования и постройки часов затрагивают ключевые технологические явления. И это оказывается очень важным. Ведь обобщённая технология – это не набор каких-то описаний или правил “подключения компонентов”, а пучок отношений между разнородными элементами, возникающий в результате применения принципов разрешения противоречий. Электронные часы, в процессе постройки, как раз позволяют сформировать необходимые фокальные объекты, на которые эти отношения опираются.

Чтобы прояснить ситуацию – вернёмся к DS1302. В своей основе, это счётчик, требующий наличия внешнего источника синхронных колебаний, то есть – источника частоты. Обычно, к чипу непосредственно подключается кварцевый резонатор, который принято называть просто – “кварц”. Так называемые “часовые кварцы”, – в случае хобби, – это металлические цилиндрики, внутри которых имеется элемент, настроенный на частоту 32 кГц. Особый камертон, в каком-то смысле.

Кварц припаивается к специально выделенным ножкам чипа DS1302. А в результате проявляется основная проблема часов на этих чипах – низкая точность, доходящая до грубости: готовые часы могут легко убегать на несколько секунд в сутки, и это ещё хороший результат. Но сам чип DS1302 в этом не виноват. Виноваты кварцы и отсутствие стабильности: лишние “тики” накидывают времени на счётчики, ведь реальный чип ничего не знает о времени, он просто считает импульсы.

И это первый из многих философских моментов, связанных с электронными часами: чип считает импульсы, а время, как феномен, вообще сложно определить, например потому, что его, – времени, – нет, но зато важны схемы часов. Фокальным объектом здесь становится тот самый кварц: он локализован в зеркальном корпусе, а все его свойства чрезвычайно важны, поскольку с помощью кварца можно управлять часами. Более того, кварцы можно добывать из старых часов. Иногда эти добытые кварцы оказываются точнее современных.

Впрочем, я решил проблему точности для DS1302 использованием качественного генератора частоты, специально для этого и предназначенного – он называется DS32KHZ. Да, это не очень-то выгодно в плане стоимости. Но для хобби-процесса, который мы здесь рассматриваем в философском разрезе, это не так важно. Упомянутый генератор с температурной компенсацией очень стабильный, поэтому тот же DS1302 в паре с DS32KHZ обеспечивает уже терпимую точность, теряя или прибавляя только какие-то десятые доли секунды в сутки (точно я не подсчитывал). И такие часы уже годятся для практического применения. Естественно, это далеко не единственный способ тактирования модуля часов, а генератор частоты, даже с температурной компенсацией, можно собрать самостоятельно, что, кстати, нередко и рекомендуется попробовать проделать, дабы попробовать улучшить понятийное, философско-технологическое, восприятие окружающей действительности.

Самодельные электронные часы бывают простые, а бывают – очень сложные. Самодельные электронные часы можно сделать на той или иной Arduino, используя макетную плату, набор проводков и простой LCD-индикатор (между прочим, такие часы можно выполнить даже и без модуля RTC, но это так себе вариант). С другой стороны, можно развернуться и запаять часы со светодиодным индикатором на специально изготовленной печатной плате вообще без единой “логической микросхемы”, непосредственно реализуя на десятках транзисторов каскадные счётчики и знакосинтезирующие схемы для сегментных светодиодных индикаторов. Чаще, конечно, выбирается какой-то промежуточный вариант, ближе к Arduino. Так, я делал часы и на разных Arduino, и на микроконтроллерах семейства PIC. Некоторые из собранных устройств даже давно используются по назначению, это, впрочем, часы “повышенной точности” с коррекцией по сигналу GPS.

В Сети нетрудно найти множество вариантов схем разной степени продвинутости, как в техническом, так и в идейном плане. Оказывается, этот идейный план сильно глубже, чем принято считать.

Вообще, все часы подсчитывают некоторые колебания. То есть, часы – это инструмент визуализации, для наблюдения над частотой. Определение секунды в СИ даётся через наблюдение над некоторыми переключениями состояния, – в данном случае, связанными с атомом цезия, но это не так важно, – с последующим фиксированием подсчитанного значения (частоты). Заметьте: определение секунды фиксирует точное числовое значение частоты, а это очень похоже, например, на “канторовское” определение понятия числа, которое состоит в обобщении свойства, возникающего для разных наборов объектов, при условии, что элементы этих наборов могут быть сопоставлены по одному. То есть, предположим, что имеется несколько наборов объектов: один набор состоит из отдельных камешков, другой – из шишек, третий – из интервалов, отмеченных засечками на палке. По условию, все объекты из всех этих наборов можно сопоставить по одному: каждому камешку – сопоставить одну шишку, каждому интервалу – один камешек и так далее. И вот, то общее, что появляется у таких сопоставляемых наборов вне зависимости от любых свойств составляющих их объектов, называется числом.

Основные единицы СИ, после отказа от эталонов-артефактов (например, от рельса-метра и гирьки-килограмма), именно в такой логике и определяются, через структуры более высокого уровня, позволяющие разрешать противоречия. Какие противоречия? Вот такие: основной эталон килограмма разошёлся со своими копиями в значении; что же делать? в какой вариант поверить? Правильный ответ, разрешающий возникающие противоречия, такой: нужно отказаться от эталонов-артефактов и зафиксировать численное значение постоянной Планка. (Что и было проделано.)

Конструирование и сборка электронных часов устанавливает связь со всей этой магией через взаимодействие с фокальными объектами. А это очень важно в условиях Нового средневековья, поскольку даёт возможности для более высокого понимания свойств действительности. Отвлечёмся немного от часов. Рассмотрим другой современный пример. Не просто современный, но даже более свежий, чем электронные часы. Это виниловые грампластинки. Сейчас этот вид носителя программы для генератора аналоговых сигналов переживает бум. Всё потому, что использование музыкальных записей на пластинках требует управления фокусированием внимания – тут тоже есть свои фокальные объекты: нужно купить пластинку, которую можно держать в руках и нести домой; настроить систему для проигрывания, соединив несколько устройств проводами; обеспечить расположение пластинки в проигрывателе и переместить рычаг для начала воспроизведения – каждый шаг требует некоторых ментальных усилий, как минимум, для осознания моментов перемещения того самого фокуса. Конечно, можно ещё и самостоятельно собрать усилители, даже попробовать изготовить грампластинку.

В процессе конструирования часов – не только шагов больше, но больше и путей. Да и некоторые фокальные объекты тут заметно мощнее.

Возьмём управляющий микроконтроллер, если часы – на микроконтроллере. Для микроконтроллера нужно написать программу. А это означает, что есть место для оптимизации алгоритмов: нужно ли читать все параметры из чипа часов или достаточно читать секунды? нужно ли обрабатывать кнопки в цикле или подключить аппаратное прерывание?

А ведь подсчёт времени непосредственно использует арифметику остатков. Это кроме того, что привычные минуты и часы работают в шестидесятеричной системе счисления, но при выводе используется и двенадцатеричная тоже.

Реализация знакосинтезирования требует преобразования битовых масок: например, при использовании обычного семисегментного индикатора каждая цифра задаётся “вручную”, а наборы битов записываются в знакосинтезирующий массив.

Вообще, при разработке тут встречается немало очень важных для практики программирования конструкций. Так, если используется мультиплексирование вывода на индикаторы, то коды, включающие один из четырёх модулей, можно записать в массив, вот так:

char codes[4] = {
		0b0001,
		0b0010,
		0b0100,
		0b1000
		}

Но можно и заменить эту конструкцию на битовый сдвиг (1 << n), где n – это значение из {0, 1, 2, 3}. Можно и просто использовать тот факт, что все значения – степени двойки, написав 2^n; однако, при условии реализации компилятором “в лоб”, работать будет медленнее.

Сколь бы банальным это утверждение ни казалось, но часы важны как инструмент измерения времени. Например, новомодные устройства – это компактные “атомные часы”, очень точные, которые настолько компактные, что их можно встраивать в обычный серверный “юнит”. То есть, не требуется отдельное помещение и служба сопровождения. Идея тут, конечно, это независимость от GPS при получении сигнала точного времени. Такие сигналы необходимы для работы вычислительных сетей, в привычном сейчас “мультисервисном” понимании. Ненадёжность GPS, наконец-то, начали замечать.

Физика электронных часов приносит немало задач оптимизации аппаратуры: мультиплексирование (то есть, один формирователь сигнала, работающий на многие индикаторы, с быстрым переключением); использование сдвиговых регистров (а это даёт экономию выводов: ведь тут каждый контакт – важен); со сдвиговыми регистрами есть немало ловких трюков: скажем, если поступиться “очисткой” регистра при старте, то можно ещё один контакт освободить, заведя управляющий сигнал непосредственно в чип регистра. А ведь есть ещё и богатая тема регулирования яркости при помощи, так сказать, “темпорального диттеринга” светодиодов – это когда изменяется скважность (читай – PWM). Получается, что и устройство для измерения времени, и часть его функций реализуется при помощи операций, растянутых по времени.

Конструирование энергоэффективных часов требует вдумчивого подхода: так, микроконтроллер может включаться в режим “знакосинтезирования” по нажатию кнопки, опрашивать RTC, рисовать время на индикаторе, а потом опять засыпать, оставляя подсветку индикатора включенной на некоторое время, всё для экономии энергии батареи.

Многобразны способы отображения времени. Можно использовать привычный знакосинтезирующий индикатор. Можно использовать менее привычный знакосинтезирующий индикатор, например, газоразрядный. Можно поменять принцип кодирования при визуализации: “двоичные” часы, выводящие состояние битовых разрядов при помощи отдельных светодиодов. Естественно, никто не отменял и обычных, механических стрелок, пусть и управляемых электроникой. Тут описаны далеко не все мыслимые варианты индикации времени.

Корпус для часов – позволяет привлечь в процесс 3d-принтер и CAD-системы. Отладка схем – позволяет, как минимум, с пользой применить осцилограф и генератор сигналов, как максимум – требует расчёта параметров счётчиков и делителей частоты.

Конструирование часов, в качестве хобби, процесс, затрагивающий много разных технологических плоскостей: расчёт электронных схем, пайка и покраска лаком, 3d-моделирование, программирование и не только. Процесс не просто затрагивает перечисленные плоскости, но позволяет выделить в каждой фокальный объект, – как минимум, один, – и построить объединяющее представление. А с философской точки зрения это представление и есть суть технологии в целом, как явления.

NASA сообщает, что марсианский “коптер” Ingenuity, который потерпел аварию 18 января 2024 года, подвела навигационная система. Эта система работала с использованием изображений подстилающей поверхности, которые получала специальная камера (см. картинку). В последнем (а не “крайнем”, да) полёте, при выполнении посадки, слишком однообразное изображение поверхности не позволило программному обеспечению найти достаточно “зацепок”, чтобы корректно посчитать горизонтальную скорость аппарата, а некорректная скорость оказалось слишком большой и робот перевернулся при касании, поломав лопасти.

Специально обученным людям известно, что если довелось спускаться на парашюте над большой водой, – например, в море, – то отстёгивать подвесную систему допускается только после касания воды ногами: всё потому, что над водой очень сложно визуально определить реальную высоту – можно легко ошибиться на десятки метров. Естественно, то же самое верно для любой ситуации отсутствия ориентиров, а вот степень этого самого “отсутствия” как раз определяется характеристиками системы зрения, которая и подвела робота, правда, в плане скорости, а не высоты (для высоты там есть отдельный альтиметр).

(Фото: NASA/JPL-Caltech)