Дороговизна картриджей и бесконтрольная заправка неоригинальными чернилами вынудила производителей выпускать принтеры с предустановленной СНПЧ оригинального производства с оригинальными чернилами, лишённые таких проблем. Основное применение в настоящее время. Фотопечать, широкоформатная печать, специальные виды печати. В начале 2000-х годов широко продвигались как персональные. Классификация По типу печатаемого материала: Рулонный — оснащаются системами подмотки и смотки рулонного материала, предназначены для печати на самоклейке, бумаге, холсте, баннерной ткани Планшетный — для печати на ПВХ, полистироле, пенокартоне. Лист материала фиксируется на станине при помощи вакуумного прижима или струбцинами. Каретка (оборудованная приводом движения по оси Х) закреплена на портале, который вместе с кареткой движется над материалом (по оси Y). Сувенирный — перемещение заготовки относительно головки, по оси Y, обеспечивается сервоприводом подвижного стола, кроме этого, стол оснащается механизмом регулировки расстояния между заготовкой и кареткой (для печати на заготовках разной высоты). Применяются для печати на дисках, телефонах, для маркировки деталей. Гибридный (рулон+планшет) — для печати на бумаге и плёнке стандартных форматов (A3, A4 и т. п.). Оснащаются механизмом захвата и подмотки листового материала. Кроме этого, существуют струйные принтеры для 3D-печати объёмных форм. По типу используемых чернил: Водные на основе водорастворимого красителя. Используются в абсолютном большинстве бытовых и офисных струйных принтеров и в некоторых интерьерных широкоформатных принтерах. Главный недостаток — слабая светостойкость, то есть быстрое выгорание на солнце. Водные текстильные — активные, сублимационные, кислотные применяются для прямой или термотрансферной печати на тканях, с последующей обработкой в каландрах. Водные УФ утверждаемые(отверждаемые) — применяются в основном японской компанией Komori в цифровых печатных машинах. Сольвентные чернила. Сольвентные чернила применяются в широкоформатной и интерьерной печати. Характеризуются очень высокой стойкостью к воздействию воды и атмосферных осадков. Характеризуются вязкостью сольвента, зернистостью и используемой фракцией пигментного красителя. Сольвентные УФ утверждаемые(отверждаемые) — выпускает компания FujiFilm по технологии Smart-UV. Спиртовые(на основе этилового спирта) — широкого применения не получили, так как головки, печатающие спиртовыми чернилами, очень быстро высыхают. Масляные — используются в системах промышленной маркировки и для тестирования печатающих головок. Водно-пигментные (или водно-масляные) — используются для получения изображений высокого качества, в интерьерной и в фотопечати. УФ-отверждаемые чернила — чернила отверждаются светом в УФ-диапазоне, применяются как экологичная замена сольвентным чернилам и для печати на жёстких материалах. Латексные чернила — в которых происходит химическая кристаллизация воды за счёт нагрева материала, изобретатель компания HP. По назначению: Широкоформатные — основное назначение широкоформатной печати — наружная реклама. Широкоформатные принтеры характеризуются большой шириной печати (чаще всего 3200 мм), высокой скоростью печати (от 20 м² в час), не самым высоким оптическим разрешением. Интерьерные — область применения интерьерной печати — печать элементов оформления интерьера, печать плакатов, информационных стендов, чертежей. Основной формат — 1600 мм. Основные производители интерьерных принтеров: Roland, Mimaki. Фотопринтеры — предназначены для печати фотографий, печатают на материалах малых форматов(обычно на рулонах шириной до 1000 мм). Цветовая модель не хуже, чем CMYK+Lc+Lm (шестицветная печать), иногда цветовая модель дополняется оранжевым цветом, белой краской, серебрянкой (для получения эффектов металла) и т. п. Сувенирные — применяются для печати на небольших деталях, для печати на дисках и заготовках сложной формы. Производятся множеством фирм: TechnoJet, Epson, Canon, HP и т. п. Офисные — отличаются от фотопринтеров более дешёвой конструкцией, в большинстве случаев отсутствием лайтов и листовой подачей материала. Основные производители офисных принтеров: Epson, HP, Canon, Lexmark. Маркировочные — включаются в состав поточных линий. Печатающая головка, неподвижно закреплённая над конвейерной лентой, наносит маркировку на движущиеся изделия. Маникюрные — используются для нанесения на ногти сложного рисунка в нейл-арт салонах. Промышленные — для печати книг и газет. По системе подачи чернил: Непрерывная, с расположением питающих ёмкостей и головок на одном уровне (давление на входе головок регулируется высотой питающих ёмкостей). Структура: канистры с чернилами → насос → фильтр → гибкий тракт → каретка → обратный клапан → питающая ёмкость, оснащённая датчиками уровня чернил → головка. Непрерывная, с питающими ёмкостями, расположенными выше головок. Давление высокого столба чернил на головки уравновешивается вакуумной системой, состоящей из вакуумного насоса и устройств регулировки вакуума. Структура: канистры с чернилами → насос → фильтр → гибкий тракт → каретка → обратный клапан → питающая ёмкость, оснащённая датчиками уровня чернил и подключённая к вакуумной системе → головка. Самотёком. Головки и канистры с чернилами соединяются трубками, проходящими через гибкий тракт. Единственный промежуточный элемент — демпфер, фильтрующий чернила и гасящий колебания давления, возникающие при движении гибкого тракта. Подача чернил из картриджей, движущихся вместе с кареткой. Основное достоинство этой системы — низкая стоимость. Недостатки: малый запас чернил в картриджах, утяжеление каретки картриджами, медленное падение давления на входе головок, вызываемое уменьшением уровня чернил в картриджах. Основные характеристики принтера, это скорость и качество печати, зависящие от принципа печати, чернил, механической составляющей, страной производителем. Фотопринтеры и офисные принтеры редко комплектуются более, чем одной головкой на каждый цвет. Это связано с невысокими требованиями к скорости печати, кроме того, чем меньше голов, тем проще и эффективнее система их калибровки и сведения. Широкоформатные и интерьерные принтеры комплектуются двумя-четырьмя головками на каждый цвет. Для эффективной сушки и предотвращения слипания материала струйные принтеры оборудуются системами подогрева печатного поля, обдува отпечатанного материала. На УФ-принтерах закрепление чернил происходит под действием излучения ламповых или светодиодных излучателей, движущихся вместе с кареткой. Для уменьшения выгорания поверхности печатаемого материала под действием УФ-излучения, при движении каретки над незапечатаемыми участками, излучатели выключаются или закрываются непрозрачными шторками. В настоящее время наметилась тенденция вытеснения с рынка струйных принтеров форматов А4 и А3 цветными лазерными принтерами. Она обусловлена снижением стоимости лазерных цветных принтеров с одной стороны и применением неоригинальных СНПЧ у струйный принтеров с другой, вызывающей частые нарекания пользователей. Сублимационные принтеры Термосублимация (возгонка) — это быстрый нагрев красителя, когда минуется жидкая фаза. Из твёрдого красителя сразу образуется пар. Чем меньше порция, тем больше фотографическая широта (динамический диапазон) цветопередачи. Пигмент каждого из основных цветов, а их может быть три или четыре, находится на отдельной (или на общей многослойной) тонкой лавсановой ленте (термосублимационные принтеры фирмы Mitsubishi Electric). Печать окончательного цвета происходит в несколько проходов: каждая лента последовательно протягивается под плотно прижатой термоголовкой, состоящей из множества термоэлементов. Они, нагреваясь, возгоняют краситель. Точки, благодаря малому расстоянию между головкой и носителем, стабильно позиционируются и получаются весьма малого размера. К серьёзным проблемам сублимационной печати можно отнести чувствительность применяемых чернил к ультрафиолету. Если изображение не покрыть специальным слоем, блокирующим ультрафиолет, то краски вскоре выцветут. При применении твёрдых красителей и дополнительного ламинирующего слоя с ультрафиолетовым фильтром для предохранения изображения получаемые отпечатки не коробятся и хорошо переносят влажность, солнечный свет и даже агрессивные среды, но возрастает цена фотографий. За полноцветность сублимационной технологии приходится платить большим временем печати каждой фотографии (печать одного снимка 10×15 см принтером Sony DPP-SV77 занимает около 90 секунд). Фирмы-производители пишут о фотографической широте цвета в 24 бит, выдавая желаемое за действительное. В реальности же, фотографическая широта цвета не превышает 18 бит. Наиболее известными производителями термосублимационных принтеров являются Canon и Sony. Сравнение с другими типами (для фотопечати) Качество печати. Хорошая, без растра, картинка (чтобы вывести светлый цвет, принтер испаряет меньшее количество краски). По линиатуре близки к журнальной фотографии. Цветопередача. Очень хороша. Скорость печати. Около минуты на фотографию 10×15. Профессиональные принтеры 2—3 секунд. Стоимость отпечатка. Печать на нетрадиционных материалах. Не предусматривается. Устойчивость отпечатка к внешним воздействиям. Покрывается плёнкой после печати. Защита от воды и выцветания. Возможная длина отпечатка. Для домашних принтеров — только по формату фотографии, обычно 10×15. В профессиональных рулонных — не ограничена. Широкие форматы. В домашних — только по формату фотографии. Профессиональные устройства с подачей краски под давлением устроены принципиально иначе, чем домашние, могут быть довольно широки (более 3 м) и даже отнимают нишу у струйных. Экологичность. Низкий шум. Простота обслуживания. Надёжнее струйных; простои сублимационным принтерам не страшны. Боятся пыли. Основное применение в настоящее время. Фотопечать, широкоформатная и сувенирная печать, маркировка.


wikipedia

Фотонные принтеры Яркими представителями фотонных принтеров прошлого являются фотолаборатории от Durst, FujiFilm, MCI, Ricoh и многие другие, осуществляет экспонирование изображения на фотобумаге. На сегодня этот способ печати считается самым качественным и профессиональным на уровне с офсетным. Позволяет печатать с качеством до 4000 dpi без полошения и растра. Печатает только на специально-подготовленных материалах и с маленькой скоростью от 20 до 60 см в минуту. При этом: воспроизведение цветов 16,7 млн оттенков; глубина цвета 36 бит; передача 256 оттенков на каждый цвет (RGB). Изображение высокой стойкости — в помещении 10 лет, на солнце — 1 год. Печатает только на рулонных материалах. Используется в основном для печати фотографий и качественных репродукций, а также фотокниг. Представитель фотонных принтеров — LumeJet. Сравнение с другими типами Качество печати и цветопередача. Лидер отрасли: 1200 и более dpi без растра. Иногда бывает, что для бытовых фото 10×15 тайком делают дополнительную обработку фото, а для более крупных форматов — печатают так, как заказано. Скорость печати. От 20 до 60 см в минуту. Стоимость отпечатка. Сравнима со струйным при несравненно лучшем качестве. Печать на нетрадиционных материалах. Не предусмотрена, только определённый сорт фотобумаги. Устойчивость отпечатка к внешним воздействиям. Висящая на стене фотография слегка выцветает, но всё-таки держится годами. Лазерные принтеры Технология-прародитель современной лазерной печати появилась в 1938 году, когда Честер Карлсон изобрёл способ печати, названный электрография, затем переименованный в ксерографию. Принцип технологии заключался в следующем. По поверхности фотобарабана коротроном заряда (либо валом заряда) равномерно распределяется статический заряд, после этого светодиодным лазером (в светодиодных принтерах — светодиодной линейкой) в нужных местах этот заряд снимается засветкой — тем самым на поверхность фотобарабана помещается скрытое изображение. Далее на фотобарабан наносится тонер. Тонер притягивается к разряженным участкам поверхности фотобарабана, сохранившей скрытое изображение. После этого под фотобарабаном протягивается бумага, и тонер переносится на бумагу коротроном переноса (либо валом переноса). После этого бумага проходит через блок термозакрепления, где тонер под температурой фиксируется в структуре бумаги (ранее использовался метод прямого механического вдавливания без применения электронагрева). Далее с бумаги снимается электростатика и она поступает на выход устройства. Фотобарабан очищается от остатков тонера в узле очистки и цикл печати возобновляется. Первым лазерным принтером стал EARS (Ethernet, Alto, Research character generator, Scanned Laser Output Terminal), изобретённый и созданный в 1971 году в корпорации Xerox, а их серийное производство было налажено во второй половине 1970-х годов. Принтер Xerox 9700 можно было приобрести в то время за 350 тысяч долларов, зато печатал он со скоростью 120 стр./мин. Сравнение с другими типами Качество печати — высокое, выпускаются модели с разрешением 2400 dpi. Цветопередача. Изготовляемый на основе парафинов тонер имеет стабильные характеристики. Поскольку печатающий узел для каждого из цветов имеет большие размеры и стоимость, то используется только четыре цвета в схеме CMYK, а фотоизображение получается с крупным растром (около 80 lpi), особенно в светлых тонах. Цветные лазерные принтеры позволяют печатать высококачественные цветные изображения, но моделей с фотографическим качеством на данный момент не выпускается. Растискивание обычно отрицательное: к краям заряженной области тонер притягивается плохо. Скорость печати. Современные персональные принтеры работают со скоростью 10—20 страниц в минуту. Офисные и промышленные принтеры могут иметь скорость до 400 страниц в минуту. До вывода первого листа проходит некоторое время, необходимое для прогрева узла термозакрепления (от нескольких секунд до десятков секунд). На большинстве персональных принтеров (Canon и HP) используются малоинерционные узлы термозакрепления с керамическими нагревателями, не требующие прогрева, в результате чего существенно сокращается время выхода первого листа. Стоимость отпечатка. Наименьшая среди всех типов принтеров (единицы центов США на страницу для чёрно-белой печати и десятки — для цветной). В персональных принтерах используются относительно дорогие картриджи (рассчитанные на объём от 1,5 до 3 тысяч страниц), серьёзно повышающие стоимость отпечатка. Перезаправка картриджей позволяет снизить стоимость отпечатка, но штатная возможность перезаправки не предусматривается производителями (и даже создаются искусственные препятствия, например, в картриджи устанавливаются чипы памяти). Качество печати на перезаправленных картриджах зачастую оказывается низким из-за кажущейся простоты процесса заправки, выполненной непрофессионально. Во многих офисных принтерах среднего и высокого класса предусмотрена штатная заправка тонером, находящимся в специальных контейнерах-(тубах), именно такие принтеры имеют наименьшую цену отпечатка. Печать на нетрадиционных материалах. Некоторые типы принтеров могут печатать на глянцевой бумаге, конвертах, наклейках, прозрачной плёнке. Все материалы должны обладать устойчивостью к высоким температурам, иметь определённую структуру, плотность, толщину, гибкость. Все принтеры предназначены для работы со стандартной офисной бумагой с плотностью около 80 г/м². Типы любых других материалов следует использовать только из списка, рекомендованного производителем. Устойчивость отпечатка к внешним воздействиям. Хорошо держат цвет, водостойки, но плохо переносят трение. Поэтому документы, выдаваемые надолго (например, паспорт), печатают либо на принтерах других типов, либо очень жирным и чётким шрифтом. Возможная длина отпечатка. Лазерная печать — непрерывный процесс, и растровое изображение для отдельного листа должно быть полностью подготовлено в памяти до начала печати. Поэтому размер области печати обычно ограничен, а механизм подачи бумаги рассчитан на работу с пачками определённого одинакового формата (обычно А4, или А3). Широкоформатные принтеры рассчитаны на подачу бумаги из рулонов (с форматом до А0), с автоматическим отрезанием. Широкие форматы. Печатающий узел делается на всю ширину бумаги. Встречаются принтеры шириной 36 дюймов = 91 см. Экологичность. Загрязняет воздух озоном, диоксидом азота, углекислым газом и тонером. По современным данным, тонер опасен как инертная пыль и из-за пиррола (побочного продукта при производстве сажи) . Умеренно излучает в УФ и ИК диапазонах Простота обслуживания. Надёжно работает в обычных домашних и офисных условиях. О скорой замене картриджа принтер обычно «предупреждает» полосами на отпечатке. Впрочем, тонер пачкается и трудно отстирывается, поэтому не стоит в домашних условиях заправлять пустой картридж. Регулярной замены также требуют печатающий барабан (ресурс составляет порядка 10 тыс. страниц, но может снижаться при использовании некачественной бумаги, не оригинального тонера, частой печати по одной странице на задание; в наиболее дешёвых принтерах встроен в картридж), ролики автоподатчика бумаги. Содержит мощный (до 1000 Вт) электронагревательный элемент и потому не может работать от ИБП. Основное применение в настоящее время. Незаменимый помощник в любой конторе. В 2000-е годы подешевели настолько, что стали доступны и домашним пользователям. Из-за качественного одноцветного изображения лазерные принтеры применяют в полиграфии для фотонабора. Термопринтеры Процесс печати состоит в формировании изображения термической печатной головкой на специальной термочувствительной бумаге, которая чернеет (синеет) в местах нагрева, образуя символы. Просты и дешёвы, не требуют красящего вещества, но качество печати невысокое. Сравнение с другими типами Качество печати — разрешение достигает 300 dpi. Цветопередача. Чёрно-белый либо синий. Скорость печати. Очень быстры, быстрее матричных и струйных принтеров. Стоимость отпечатка. Крайне низка, 1 м² кассовой ленты стоит примерно вдвое больше 1 м² офисной бумаги. Это дешевле лазерных отпечатков. Печать на нетрадиционных материалах. Печатают только на термобумаге. Выпускают также плёнки и самоклеящиеся этикетки с термопокрытием. Устойчивость отпечатка к внешним воздействиям. Отпечатки чернеют от трения, давления, бытовых нагревательных приборов, некоторых бытовых чистящих средств. Выцветают за несколько лет. Возможная длина отпечатка. Ограничивается только программным обеспечением. Широкие форматы. Существовали телефаксы с нагревательной линейкой по ширине А4, пока их не заменили более удобные струйные и лазерные МФУ. Экологичность. Термическая печатная головка не создаёт шума, шум работающего принтера ограничен лишь шумом устройства подачи материала. Практически нет загрязнения. В термобумагу входит вредное вещество бисфенол А, относящееся к веществам 3-го класса опасности (умеренно опасные вещества, ГОСТ 12.1.007). Простота обслуживания. Крайне надёжны; единственный расходный материал — термобумага. В современных термопринтерах используется стационарная печатная головка на всю ширину ленты. В ранних моделях часто реализовывалась построчная печать термоголовкой, расположенной на подвижной каретке аналогично матричным и струйным принтерам. Основное применение в настоящее время. Массово применяются в малоформатных и малогабаритных печатающих и регистрирующих устройствах, в том числе встраиваемых и с батарейным питанием: факсах, кассовых аппаратах, банкоматах, терминалах обслуживания, медицинских и измерительных приборах. Твердокрасочные (или твердочернильные) принтеры Работают по струйному принципу, но вместо изначально жидкой краски они держат в расплавленном состоянии краску на основе парафина. Из-за большой массы печатающей головки её делают очень широкой, по ширине бумаги. Печатают не напрямую на бумагу, а на промежуточный вал. Фирменная технология Tektronix, впоследствии — Xerox. Сравнение с другими типами Качество печати — 300 и более точек на дюйм. Цветопередача.


Аналогична лазерным принтерам; только из-за другого агрегатного состояния краски цвета выходят сочнее. Скорость печати. Xerox сумел добиться скорости в 30…85 страниц в минуту. Однако время до первого отпечатка велико, его пытались уменьшить исследованием привычек пользователя и разными уровнями нагрева (экономный/дежурный/рабочий): принтер прогревался в дежурное состояние, когда наиболее вероятно, что начнётся печать, и из этого состояния переходил в рабочее за несколько секунд. Стоимость отпечатка. Дешевле даже лазерных. Печать на нетрадиционных материалах. Работают даже на плохой бумаге. Устойчивость отпечатка к внешним воздействиям. Плохо держат сгибы, изломы, трение твёрдым предметом (теряется цветопередача, но не разборчивость). Нельзя ламинировать твердокрасочный лист, допечатывать его на лазерном принтере. Возможная длина отпечатка. Твердокрасочная печать — непрерывный процесс, и длина ограничивается прошивкой принтера. Широкие форматы. Печатающий узел — на всю ширину бумаги. Но в больших ярких изображениях есть нужда, и самый большой принтер Tektronix — 48 дюймов = 1,22 м. Экологичность. Принтер тих, в последних моделях сумели решить вопрос испарений. В середине 1990-х президент Tektronix съел брикет краски, демонстрируя, что она безвредная. Высокое потребление электричества (50 Вт постоянно). Завхозу на утилизацию остаётся только пластиковая упаковка брикетов. Простота обслуживания. Несмотря на струйный принцип, не засоряются (нечему высыхать). Парафин при охлаждении сжимается, так что при отключении электроэнергии печатающая головка заполняется воздухом. Потому при включении принтер проводит прокачку головок, а затвердевшая порция краски идёт в отработку — так что желательно принтер держать постоянно включённым. Принтер можно дозаправлять даже во время работы. Перемещать запрещено, не запустив цикл охлаждения. Основное применение в настоящее время. Во второй половине 2010-х годов Xerox снял принтеры с производства, взамен предлагая лазерные. Применялись там, где большие объёмы цветной печати перемежаются с длинными простоями (например, при печати учебных или рекламных материалов). 3D-принтер (устройство цифрового аддитивного производства, устройство прототипирования) 3D-принтер — оборудование, предназначенное для воспроизведения цифровых данных (3D-модели) в виде твердотельной модели объекта, готовой детали или изделия. Воспроизведение объекта производится послойно, путём создания и интеграции отдельных сечений. Технологии воспроизведения трёхмерных объектов (аддитивные технологии) является антиподом 3D-фрезерной обработки (субтрактивные технологии). Ключевым отличием является то, что при субтрактивной технологии от заготовки отнимается всё лишнее, а при аддитивной технологии происходит обратный процесс — наращивание тела предмета. Сравнительная таблица достоинств и недостатков этих технологий: 3D-струйные моделирующие устройства Струйное моделирующее устройство конструкцией очень схоже с обычным струйным принтером. Ключевое отличие — наличие механизма послойного нанесения полимеризуемого или твердеющего материала на поверхность каждого рабочего слоя. В процессе работы, на каждый вновь сформированный слой наносится полимеризуемый или твердеющий материал. После нанесения каждого слоя струйная печатающая головка, в тех участках, где полимеризуемый или твердеющий материал должен затвердеть, наносит полимеризующую добавку или иной активатор твердения. Цикл повторяется до завершения формирования твёрдого тела внутри массива не полимеризованного порошкового материала. Часто в качестве рабочего материала применяют гипс, который твердеет при контакте с обычными, дешёвыми водными чернилами для струйной печати. Лазерные 3D-моделирующие устройства В процессе работы лазерного 3D-моделирующие устройства на рабочий стол послойно наносится жидкий фотополимер. После нанесения каждого слоя, в тех местах, где фотополимер должен отвердеть, поверхность фотополимера засвечивается лазерным лучом. Таким образом объект наращивается послойно. После завершения формирования последнего слоя достаточно извлечь затвердевший объект из жидкого фотополимера. Кроме этого, существуют лазерные 3D-моделирующие устройства, в которых вместо фотополимера используется металлический или полимерный порошок, который при формировании каждого нового слоя спекается лазером до твёрдого состояния. Технологии лазерного спекания могут отличаться типом и мощностью применяемого лазерного излучателя. 3D-моделирующие устройства, основанные на экструзии пластика В таких устройствах, на будущее изделие, методом непрерывной экструзии, наносится расплав полимера в форме струи, диаметром от нескольких десятых миллиметра до нескольких миллиметров. Склеиваясь между собой, слои формируют будущее изделие. Управляет движением экструдера трёхкоординатная кинематическая система, сходная с той, что применяется в пишущих или режущих плоттерах или гравировально-фрезерных станках. Известны также специальные экструдерные насадки на обычный фрезерный станок с ЧПУ, преобразующие его в 3D-моделирующее устройство. 3D-принтеры для нанесения изображения на объёмных объектах (на 3D-объектах) По сути эта технология не является аддитивной, так как не создаёт 3D объект, а лишь наносит на готовый 3D объект изображение. В отличие от традиционных принтеров, тем или иным способом создающих изображение на плоских носителях — на бумаге, плёнке или металлической фольге, 3D-принтеры могут наносить изображение на трёхмерные (объёмные) объекты, например, на кружки, мобильные телефоны, сувениры, брелоки, ручки и другие самые обычные изделия. В отличие от тампонной печати, 3D-принтер не требует изготовления печатных форм, сведения цветов и может оперативно выполнять печать, в том числе и полноцветную, в сколь угодно малых тиражах. Работа 3D-принтеров, как правило, основана на применении струйной печати, подобно струйным принтерам, только механизм протягивания бумаги заменён на устройство, ориентирующее запечатываемый объект во время печати. Существуют 3D-принтеры, осуществляющие полноцветную печать на ногтях рук или ног, что с успехом применяется в таком виде маникюра, как ногтевой арт. Другие принтеры Телетайпные принтеры состояли из электромеханической части, повторяющей электрическую печатную машинку, и модема. То есть в один блок были объединены электрическая клавиатура, электромеханический литерный принтер с рычажно-сегментным литероносителем и устройство приёма и передачи информации по каналу связи. Дополнительно подключалось устройство записи и считывания перфоленты, обычно 5-рядной (5-битной). Экспериментальные разработки: Японская компания PrePeat в рамках программы защиты окружающей среды выпустила принтер, не требующий для работы ни чернил, ни тонера, ни бумаги. Для печати вместо бумаги используется тонкий белый пластик. Один и тот же лист можно использовать много раз: перед повторной печатью он автоматически очищается в принтере. Интернет-принтеры В последнее время на рынке офисной техники появились принтеры, программное обеспечение которых поддерживает непосредственное подключение к Интернету (обычно через роутер), что позволяет такому принтеру функционировать независимо от компьютера. Такое подключение обеспечивает ряд дополнительных возможностей: печать документов или веб-страниц прямо с дисплея принтера; печать документов или веб-страниц с любого веб-устройства (в том числе удалённого) без необходимости установки на нём драйвера принтера; просмотр состояния принтера и управление заданиями печати с помощью любого браузера вне зависимости от местонахождения; оперативное автоматическое обновление программного обеспечения принтера. История и принципы работы Появление в 1984 году доступного лазерного принтера HP LaserJet от Hewlett-Packard и появление поддержки языка PostScript в вышедшем в следующем году LaserWriter от Apple Computer ознаменовало начало революции настольных издательских систем. В 1981 году термическая технология струйной печати была представлена на выставке Canon Grand Fair. В 1985 году — появилась первая коммерческая модель такого монохромного принтера — Canon BJ-80, в 1988 году появился первый цветной принтер — BJC-440 формата A2, разрешением 400 dpi. Конструкция Картридж принтера Краситель (чернила, тонер), используемый в принтере, обычно хранится в картриджах. Производители принтеров рекомендуют заправлять их принтеры чернилами/тонером их же производства, однако технически предотвратить использование чернил/тонера от сторонних производителей сложно (как и сделать автомобиль, работающий только на бензине от производителя автомобиля). Покупка так называемых фирменных картриджей обходится дороже, чем перезаправка картриджей чернилами или тонером от сторонних производителей. Существует целая отрасль производителей чернил, которые поставляют их производителям принтеров по OEM-соглашениям, а также напрямую пользователям под своей торговой маркой, например, inktec, ink-mate. В современных моделях принтеров Canon используются картриджи Fine со встроенным чипом, который контролирует уровень расхода чернил. Но это не мешает перезаправке таких картриджей, даже без перепрограммирования чипа, если после перезаправки остаётся информация, что чернила закончились, принтер печатать не отказывается, лишь сообщает об низком уровне чернил. Картриджи допускают неоднократную их заправку при соблюдении определённых требований. При этом требуются совместимые чернила, также часто приходится прибегать к мерам по прочистке головки. Часто под картриджем понимают совмещённую (монолитную) систему головка плюс чернильница. Однако есть и распределённая система, где в качестве картриджа выступает только сменная чернильница. Некоторыми сторонними производителями сменные чернильницы выполнялись в виде перезаправляемых картриджей (ПЗК), где предусматривалось специальное отверстие для удобной дозаправки. Материал такого ПЗК — обычно прозрачный пластик для удобного контроля уровня чернил. Идея ПЗК впоследствии трансформировалась в идею т. н. СНПЧ.


Печатающая головка струйного принтера Печатающая головка — деталь принтера, предназначенная для нанесения чернил на поверхность запечатываемого материала. Печатающая головка является дорогостоящей деталью принтера. Для надёжной и стабильной работы печатающей головки необходимо использовать краску надлежащего качества, кроме этого, следует соблюдать условия хранения чернил (некоторые виды чернил нельзя перемораживать или перегревать). Следует соблюдать сроки хранения чернил (не использовать просроченные). Печатающую поверхность головок следует беречь от зацепов об материал и царапин. Своевременная замена чернильных фильтров заметно снижает скорость засорения голов. Классификация: Термические (пьезопластические) печатные головки. Используются преимущественно в офисных струйных принтерах, используются в китайских водно-пигментных интерьерных принтерах. Отличаются простотой, дешевизной, невысокой надёжностью. Пьезоэлектрические (пьезокерамические) печатные головки. Используются в офисных струйных принтерах, в большинстве типов струйных принтеров производственного назначения. Классификация пьезоэлектрических (пьезокерамических) печатных голов: Головки для печати водными и водно-пигментными красками. Головки для сольвентной печати. Используются для печати чернилами на основе сольвента и других агрессивных растворителей. Корпус и все детали головок, предназначенных для сольвентной печати, максимально устойчивы к воздействию химически агрессивных веществ. Головки для УФ-печати. В отличие от головок, предназначенных только для сольвентной печати, в большинстве случаев имеют встроенный модуль предварительного нагрева чернил (УФ-чернила при нагреве легко разжижаются). УФ-головки оборудованы двумя входами для подачи чернил в чернильную камеру и сквозной промывки чернильной камеры в случае оседания твёрдого осадка чернил (в УФ-печати часто используется белая краска, содержащая цинковый (оксид цинка) или титановый пигмент (оксид титана(IV)) или соли свинца, отличительной особенностью которых является способность давать осадок, поэтому к белому каналу как правило пристраивают рециркуляцию. Условия качественной работы печатающей головки: При печати на внешней поверхности печатающей головки не должно быть загрязнений, так как грязь может закрывать часть дюз, и вместо впрыска на материал некоторые капли будет задерживаться о препятствие. Кроме этого, прилипший к головке ворс (волосок) может смазывать невысохшую краску, оставляя грязные полосы. В чернильной камере печатающей головки не должно быть пузырьков воздуха. За дегазацию отвечает фильтр. Головка, подобно любому жидкостному насосу, не способна эффективно прокачивать воздух, и пузырьки воздуха, попадая в дюзы, застревают там и дальше не прокачиваются. Давление на входе в печатающую головку должно быть отрицательным, небольшим. При чрезмерном отрицательном давлении головка засасывает воздух (обратно через дюзы). При малейшем положительном давлении чернил на головке сразу образуются капли. Возможность регулировки и способ регулировки отрицательного давления зависят от конструкции системы подачи чернил. На дешёвых настольных принтерах с вставными картриджами во многих случаях регулировка давления не предусмотрена. Печатающая головка должна быть достаточно близко к печатаемому материалу, чтобы разлёт чернильных капель был незначителен. Напряжение на пьезоэлементах печатающей головки должно быть достаточным для того, чтобы угол разлёта капель был минимален. Всё зависит от производителя оборудования и качества содержания и обслуживания принтера. Напряжение на пьезоэлементах не должно быть выше величины, при которой от чрезмерно резкого срабатывания пьезоэлементов в чернильной камере краска буквально вскипает, «завоздушивая» головку. Подобный эффект наблюдается, когда головка начинает излучать ультразвук, что свидетельствует о перегреве пьезоэлемента. В то же время, термоструйные печатающие головки работают именно на этом эффекте. Сравнительные характеристики некоторых печатающих головок: Головки Specta 128 «SkyWalker» и Xaar128 имеют один чернильный вход и не имеют встроенных нагревательных элементов или датчиков, способных регулировать внешний нагрев головки, необходимый для разжижения УФ чернил. Они малопригодны для УФ печати. Головки Epson DX5 и DX7 в ряде случаев используются на УФ принтерах, но лишь из-за того, что они очень дешёвые. При использовании УФ краски они выходят из строя гораздо чаще, чем головки Konica или Spectra, но дешевизна головок Epson сводит к минимуму разницу в финансовых затратах на замену голов. Чернильный насос струйного принтера Чернильный насос — деталь принтера, предназначенная для поддержания вакуума в чернильном тракте. Чернильные насосы используются как в различных системах подачи чернил, так и в системах автоматической прочистки печатающей головки (головок). Насос, работающий в системе подачи чернил, работает совместно с датчиком уровня чернил, находящимся в ёмкости (англ. subtank), непосредственно питающей печатающую головку. Алгоритм включения насоса следующий: принтер печатает — печатающая головка расходует чернила из питающей ёмкости — в питающей ёмкости опускается уровень чернил — срабатывает датчик уровня — включается насос, закачивающий чернила из основной ёмкости с чернилами в питающую ёмкость. Алгоритм выключения насоса: работающий насос наполняет питающую ёмкость чернилами — датчик уровня выключается — выключается насос. Сигнал с датчика подаётся либо непосредственно на насос, либо через промежуточные электронные устройства, выполняющие всевозможные вспомогательные функции: усиление сигнала датчика уровня чернил, контроль уровня чернил в основной канистре с чернилами, выключение насоса в случае залипания датчика, учёт расхода чернил, регулировка скорости вращения вала насоса и т. п. Насос, используемый в системе автоматической прочистки печатающей головки, работает совместно с герметичной капой, прижимаемой на время прочистки к нижней поверхности печатающей головки. Насос выкачивает из капы чернила и воздух, создавая в капе отрицательное давление. Под действием отрицательного давления из дюз печатающей головки в капу начинают поступать чернила. Таким образом головка прочищается, пробиваются подсохшие дюзы, и удаляется воздух из чернильной камеры печатающей головки. Чернильные насосы характеризуются: максимальным давлением, скоростью перекачки чернил, диапазоном рабочих напряжений, потребляемой мощностью, стойкостью конструкции насоса к химическому воздействию различных типов чернил. Чернильные насосы отличаются достаточно высокой ремонтопригодностью. Основная причина отказа насоса — загрязнение перекачивающих механизмов, которое можно легко устранить. Чернильный фильтр Чернильный фильтр предназначен для очистки чернил от нерастворимых примесей и осадка, а также пыли, случайно попадающей в краску. Фильтры характеризуются: ресурсом, тонкостью очистки, химической стойкостью конструктивных материалов фильтра к компонентам различных типов чернил. В принтерах, печатающих УФ-отверждаемыми чернилами, используются фильтры с непрозрачным корпусом —это предотвращает отверждение краски в фильтре при случайной засветке. На многих интерьерных принтерах фильтры встроены в дамперы, подключаемые между чернильным трактом и печатающей головкой. Замена фильтров осуществляется по истечении назначенного ресурса или при переходе на другой тип чернил. При переходе на другой тип чернил, вновь заливаемые чернила могут быть химически не совместимы с ранее использовавшимися. Для предотвращения смешения разных типов чернил, систему следует промыть промывочной жидкостью, а фильтры заменить, так как на них могут долгое время задерживаться остатки старой краски. Ресурс фильтра сильно зависит от условий эксплуатации оборудования, при размещении оборудования в очень пыльном помещении или при использовании низкокачественной краски фильтры засоряются значительно быстрее. При последовательном подключении нескольких одинаковых фильтров существенного прироста качества очистки не происходит, так как все отфильтровываемые примеси остаются на первом фильтре, при этом примеси, которые используемый тип фильтров не способен отфильтровать, свободно проходят через оба фильтра. Иногда в принтерах используются воздушные фильтры для предотвращения проникновения пыли в краску вместе с поступающим в картридж или в питающую ёмкость воздухом. Привод каретки струйного принтера Привод каретки струйного принтера — совокупность механизмов, предназначенных для перемещения каретки струйного принтера. Привод каретки струйного принтера состоит из: Механизмов крепления каретки к балке, обеспечивающих свободное перемещение каретки вдоль оси балки и жёсткость при нагрузках, приложенных в других направлениях. Типичная каретка струйного принтера крепится к балке с помощью линейной рельсы и линейного подшипника (подшипников), на некоторых принтерах (например, на старых Mimaki JV2) вместо одной рельсы используется две направляющие круглого сечения. На офисных струйных принтерах используется крепление каретки на роликах или две круглые направляющие или сочетание роликов и одной круглой направляющей. Рельсовые линейные направляющие на офисных принтерах не используются из-за высокой стоимости данного типа крепления (цена одного-лишь рельсового линейного подшипника может превышать среднюю стоимость настольного принтера в несколько раз). Кроме этого, возможно крепление каретки на линейном двигателе. Ремня привода каретки. На некоторых принтерах вместо зубчатого ремня можно обнаружить гибкую стальную ленту. Лента не имеет зубьев, создающих вибрации при вхождении в ведущую шестерню, и обеспечивает более плавное движение каретки, но в сравнении с ремнём имеет меньший ресурс, отследить расход которого невозможно, так как лента, в отличие от ремня, не начинает крошиться перед разрывом, а рвётся сразу. На некоторых принтерах каретка приводится в движение стальным тросиком, намотанным на двухсекционную катушку. Двигателя привода каретки.


Perl — высокоуровневый интерпретируемый динамический язык программирования общего назначения, созданный Ларри Уоллом, лингвистом по образованию. Название языка официально расшифровывается как («практический язык для извлечения данных и составления отчётов»), а в шутку — как («патологически эклектичный перечислитель мусора»); разработчики языка не считают его название акронимом. Первоначально название состояло из пяти символов и в таком виде в точности совпадало с английским словом («жемчужина»). Но затем стало известно, что такой язык уже существует, и букву «a» убрали. Символом языка Perl является верблюд — не слишком красивое, но очень выносливое животное, способное выполнять тяжёлую работу. Основной особенностью языка считаются его богатые возможности для работы с текстом, в том числе работа с регулярными выражениями, встроенная в синтаксис. Перл унаследовал много свойств от языков Си, AWK, скриптовых языков командных оболочек UNIX. Perl знаменит огромной коллекцией дополнительных модулей CPAN (около ), которые значительно увеличивают его возможности. Обзор Perl — язык программирования общего назначения, который был первоначально создан для манипуляций с текстом, но на данный момент используется для выполнения широкого спектра задач, включая системное администрирование, веб-разработку, сетевое программирование, игры, биоинформатику, разработку графических пользовательских интерфейсов. Язык можно охарактеризовать скорее как практичный (лёгкость в использовании, эффективность, полнота), чем красивый (элегантность, минималистичность). Главными достоинствами языка являются поддержка различных парадигм (процедурный, объектно-ориентированный и функциональный стили программирования), контроль за памятью (без сборщика мусора, основанного на циклах), встроенная поддержка обработки текста, а также большая коллекция модулей сторонних разработчиков. Согласно Ларри Уоллу, у Perl есть два девиза. Первый — «Есть больше одного способа это сделать» («»), известный также под аббревиатурой TMTOWTDI. Второй слоган — «Простые вещи должны быть простыми, а сложные вещи должны быть возможными» («»). Особенности Общая структура Perl в общих чертах ведёт своё начало от языка Си. Perl — процедурный по своей природе, имеет переменные, выражения присваивания, блоки кода, отделяемые фигурными скобками, управляющие структуры и функции. Perl также заимствует ряд свойств из языков программирования командных оболочек UNIX. Все переменные маркируются ведущими знаками, которые точно выражают тип данных переменной в этом контексте (например, скаляр, массив, хеш). Важно, что эти знаки позволяют переменным быть интерполированным в строках. Perl обладает множеством встроенных функций, которые обеспечивают инструментарий, часто используемый для программирования оболочки, например сортировку или вызов системных служб. Perl заимствует массивы из Лиспа, регулярные выражения из AWK и sed, из AWK также позаимствованы хеши («ассоциативные массивы»). Регулярные выражения облегчают выполнение многих задач по парсингу, обработке текста и манипуляций с данными. Perl 5 добавил поддержку сложных типов данных, первоклассных функций (замыкание как значение) и объектную модель. В последнюю входят ссылки, пакеты, выполнение методов от класса, переменные с лексическим объявлением области видимости, а также директивы компилятора (например, strict). Главнейшим усовершенствованием, представленным в Perl 5, стала возможность помещать код в «пакеты» () в качестве модулей для повторного использования. Ларри Уолл позже заметил, что «Весь замысел модульной системы Perl 5 сводился к поощрению роста культуры Perl, а не строчек кода». Все версии Perl выполняют автоматическую типизацию данных и автоматический контроль над памятью. Интерпретатор знает тип и запросы памяти каждого объекта программы, он распределяет и освобождает память, производя подсчёт ссылок. Перевод одного типа данных в другой — например, числа в строку — происходит автоматически во время исполнения, невозможные для выполнения переводы типов данных приводят к фатальной ошибке. Работа в Windows Пользователи Microsoft Windows обычно используют дистрибутивы с уже скомпилированными бинарными файлами, такие, как ActivePerl или , так как компиляция Perl из исходных кодов в этой ОС — не самая простая задача. Задачу может облегчить Cygwin. История Первые версии Ларри Уолл начал разработку Perl в 1987 году, когда работал программистом в Unisys. Версия 1.0 была выпущена и анонсирована в новостной группе comp.sources.misc 18 декабря 1987 года как «„замена“ для awk и sed». Perl 2 был выпущен в 1988 году. Основным нововведением в нём был переработанный механизм регулярных выражений. Perl 3, выпущенный в 1989 году, получил возможность обрабатывать потоки двоичных данных. Изначально единственной документацией для Perl была единственная (огромной длины) man-страница. В 1991 году была выпущена книга «» (известная многим программистам как «Верблюжья книга» () из-за изображения на обложке), которая, де-факто, стала стандартом языка. В то же самое время версия языка была «поднята» до4й — не столько чтобы указать на значительные изменения, сколько чтобы обозначить, что эта версия языка документирована книгой. Ранний Perl 5 Perl 4 прошёл через серию релизов, остановившись на Perl 4.036 в 1993 году. В этот момент Ларри Уолл забросил Perl 4 и начал работу над Perl 5. Разработка Perl 5 была начата в 1994 году. В то же время был создан список рассылки perl5-porters для координации работы над портированием Perl 5 на различные платформы. Он до сих пор остаётся основным форумом по разработке, обслуживанию и портированию Perl 5. Perl 5.000 был выпущен 17 октября 1994 года. Он включал в себя полностью переписанный интерпретатор, а также много новых языковых возможностей, таких, как объекты, ссылки, локальные переменные (my $var_name) и модули. Особенно важной частью были модули, так как они предоставили механизм расширения языка без модифицирования интерпретатора. Это позволило стабилизировать интерпретатор, но при этом, дало возможность обычным Perl-программистам добавлять в язык новые возможности. Perl 5 находится в активной разработке по сей день. Perl 5.001 был выпущен 13 марта 1995 года. Perl 5.002 увидел свет 29 февраля 1996 года с новой поддержкой прототипов. Это позволило авторам модулей создавать функции, которые вели себя так же, как и встроенные функции Perl. Версия Perl 5.003 появилась 25 июня 1996 года и устранила обнаружившиеся проблемы с безопасностью. Одно из важнейших событий в истории Perl5 случилось за пределами собственно языка и было следствием поддержки модулей. 26 октября 1995 года начала свою работу CPAN ( — «всеобъемлющая сеть архивов Perl»), которая стала репозиторием модулей Perl, а также исходного кода самого языка. На данный момент CPAN насчитывает более модулей, созданных более чем программистами . Perl 5.004 был выпущен 15 мая 1997 года и содержал, кроме всего прочего, пакет UNIVERSAL, который давал языку основной объект, от которого автоматически происходили все классы. Была также включена возможность запрашивать версию модулей. В дополнение к этому Perl стал поддерживать Microsoft Windows, а также ряд других операционных систем. Perl 5.005 увидел свет 22 июня 1998 года. Этот релиз включал в себя несколько улучшений процессора регулярных выражений, новые перехваты в бэкенд с помощью модулей B::*, оператор кавычек qr// для регулярных выражений, большой выбор других новых модулей, а также поддержку ряда операционных систем, в частности, BeOS. C 2000 по наше время Версии 5.6.x Perl 5.6 был выпущен 22 марта 2000 года. Главные изменения включали поддержку 64-битных систем, представление строк в стандарте Юникод, поддержку больших файлов (файлы больше ) и ключевое слово our. Во время разработки Perl 5.6 было принято решение изменить схему наименования версий на более близкую к другим проектам с открытым исходным кодом. За версией 5.005_63 следовала версия 5.5.640; согласно плану, версиям в разработке должны были присваиваться нечётные номера, стабильным версиям — чётные. В 2000 году Ларри Уолл выступил с призывом к сообществу активно обсуждать предложения к следующей версии Perl. Результатом этого обсуждения стал RFC ( — «запрос комментариев»), которые были использованы в разработке Perl 6. В 2001 году была начата работа над окончательным документом, подводящим итог предложениям к созданию нового поколения Perl. Результат был представлен не в виде формального документа, а в качестве сводки всех RFC. К этому времени Perl6 существовал исключительно в виде описания языка. Версии 5.8.x Perl 5.8 был впервые выпущен 18 июля 2002 года и с этого времени получал ежегодное обновление. Последняя версия Perl 5.8, под номером 5.8.9, увидела свет 14 декабря 2008 года. Perl 5.8 улучшил поддержку Юникода, добавил новую реализацию ввода-вывода, добавил поддержку многопоточности, увеличил числовую точность и добавил несколько новых модулей. В 2004 году началась работа над Синопсисом (Synopsis) — первоначально задуманном как ряд документов, подводящих итоги окончательного документа, упоминавшегося выше. Однако постепенно этот ряд документов и стал спецификацией Perl6. В феврале 2005 года Отриус Тан начала работу над — интерпретатором Perl 6, написанном на Haskell. Это было первой настоящей попыткой воплотить Perl6 в реальность. Эта попытка заглохла в 2006 году. Версии 5.10.x 18 декабря 2007 года, в день 20-летней годовщины Perl 1.0, была выпущена версия Perl 5.10.0. Эта версия содержала в себе ряд заметных нововведений, приближающих её к Perl 6. Одними из таких нововведений стали новые операторы switch (названных «given»/«when»), обновление регулярных выражений, а также «умный» оператор совпадения «~~». Примерно в это же время всерьёз началась разработка новой реализации Perl6, известной как , разработанной в связке с виртуальной машиной Parrot. С ноября 2009 года Rakudo Perl регулярно обновляется каждый месяц и является на данный момент самой полной реализацией Perl 6. Версии 5.11.


Значительное изменение процесса разработки Perl5 произошло после появления Perl5.11. Сообщество разработчиков перешло на ежемесячный цикл выпусков, с планированием даты выпуска на три месяца вперёд. Версии 5.12.x 12 апреля 2010 года Perl 5.12.0 был представлен общественности. Выдающиеся нововведения включают в себя поддержку нового синтаксиса package NAME VERSION, оператор Yada Yada (служащего для маркировки кода-заполнителя, который ещё не реализован), полное решение «проблемы 2038 года» (Y2038), перегрузку операторов регулярных выражений, поддержку DTrace (фреймворка динамической трассировки), а также полную поддержку стандарта Unicode 5.2. 7 сентября 2010 года был выпущен Perl 5.12.2, а 21 января 2011 — Perl 5.12.3. Эти выпуски содержат обновление модулей, а также некоторые изменения в документации. Версия 5.12.4 выпущена 20 июня 2011. Последняя версия этой ветви, 5.12.5, выпущена 10 ноября 2012. Версии 5.14.x 14 мая 2011 выпущен Perl 5.14. Поддержка JSON стала встроенной, начиная с версии 5.14.2. Последняя версия этой ветви, 5.14.4, выпущена 10 марта 2013. Версии 5.16.x 20 мая 2012 выпущен Perl 5.16. Значимым новшеством является возможность указать нужную версию Perl, которую надо эмулировать, позволяя пользователям обновить Perl, но сохранить работоспособность старых скриптов, которые иначе стали бы несовместимыми с новой версией. Ядро Perl 5.16 поддерживает Unicode 6.1. Версии 5.18.x 18 мая 2013 выпущен Perl 5.18. Значимые нововведения включают новые зацепки dtrace, лексические функции, увеличение числа включённых в ядро функций, пересмотр реализации хешей из соображений безопасности, поддержка Unicode 6.2. Версии 5.20.x — 5.26.x Версия 5.20 вышла 27 мая 2014. 16 апреля 2015 было объявлено о предполагавшемся выходе версии 5.22, 9 мая 2016 вышла версия 5.24. 30 мая 2017 года вышла очередная стабильная версия за номером 26. Версии 5.28.x Версия 5.28.0 вышла 22 июня 2018. Ключевые нововведения: Поддержка Unicode 10.0 (появился символ биткоина). Стандартную функцию delete можно использовать на срезах хэша ключ / значение: my %sanitised_values = delete %input_values{@allowed_keys}; Проверка системы письменности на однородность (script runs): 'Perl' =~ /^(*sr:\w+$)/ Вернёт «ложь», так как буква «е» кириллическая (подробнее о script runs) Экспериментальные возможности: Поддержка буквенных синонимов для некоторых утверждений (assertion) регулярных выражений: (?=...) (*pla:...) or (*positive_lookahead:...) (?!...) (*nla:...) or (*negative_lookahead:...) (?<=...) (*plb:...) or (*positive_lookbehind:...) (?<!...) (*nlb:...) or (*negative_lookbehind:...) (?>...) (*atomic:...) Улучшения производительности: Серьёзно снижены накладные расходы связанные с использованием параметров юникод (\p{...}) в регулярных выражениях. Существенно ускорена множественная конкатенация. Например, следующий код на x86_64 работает в 4 раза быстрее: my $a = "ab\x{100}cde"; my $b = "fghij"; my $c = "\x{101}klmn"; my $s; for my $i (1..10_000_000) { $s = "\x{100}wxyz"; $s .= "foo=$a bar=$b baz=$c"; } printf() с фиксированным набором аргументов и строкой формата содержащей только %s и %% работает быстрее. ref() работает намного быстрей в булевом контексте, так как больше не создаётся временная строка вроде Foo=ARRAY(0x134af48). Циклы for() и аналогичные конструкции в большинстве ситуаций будут работать быстрей. Появилась возможность хранить процедуры в пакетах без использования таблиц имён, что позволяет сэкономить крупные объёмы памяти. Другие изменения: Ядро почистили от «use vars». Многие продолжают использовать «use vars», что является плохой практикой с момента введения «our» в версии 5.6.0. Новое предупреждение для случаев: my $name='Pistachio'; print "In $name's house"; Побитовые операции для строк и чисел больше не являются экспериментальными. Редактирование на месте с помощью perl -i стало безопаснее. Версия 5.32.0 Вышла 20 июня 2020 и за 13 месяцев разработки изменено около 140 тысяч строк кода в 880 файлах. Perl 5.32 переходит в режим долгой поддержки на срок от 5 лет. На «Perl and Raku Conference in the Cloud», Sawyer X. анонсировал смену основной версии Perl с 5 на 7. Ожидается, что Perl 7 это всё тот же Perl 5.32 с современными настройками по умолчанию. Ключевые нововведения: Новый экспериментальный оператор isa, проверяющий, является ли указанный объект экземпляром переданного класса или класса-наследника: if( $obj isa Package::Name ) { ... } Поддержка Unicode 13.0! Появилась возможность записывать операторы сравнения с одним приоритетом в виде цепочки: if ( $x < $y <= $z ) {...} # То же самое что: if ( $x < $y && $y <= $z ) {...} Буквенные обозначения утверждений в регулярных выражениях больше не являются экспериментальными, например: (*pla:pattern) Возможность ограничения проверяемого шаблона конкретной системой письма («Script Runs») больше не является экспериментальной. Появилась возможность отключать непрямой вызов методов. Некоторые оптимизации: Проверка подключения дополнительных возможностей (features) теперь происходит быстрее. Существенно ускорены специальные случаи для сортировки (например, {$a <=> $b} и {$b <=> $a}). Версия 5.34.0 Вышла 20 мая 2021. Perl 5.34.0 представляет собой примерно 11 месяцев разработки с тех пор, как вышла версия Perl 5.32.0 и содержит примерно строк изменений в файлах от 78 авторов. Если исключить документацию, генерируемые автоматически файлы и инструментарий для формирования самого релиза, было изменено строк в .pm, .t, .c и .h-файлах. Новая функциональность: Добавлена экспериментальная поддержка try/catch. use feature 'try'; try { a_function(); } catch ($e) { warn "An error occurred: $e"; } Нижняя граница диапазонного квантификатора теперь может быть не указана: qr/{,n}/. Допускается наличие пробелов для заключённой в фигурные скобки части метасимволов: \x{ FFFC } или qr/a{ 5, 7 }/. Добавлен префикс 0o для записи восьмеричных констант: 0o123_456. В модуль feature добавлены две включённых по умолчанию настройки-ограничителя bareword_filehandles и multidimensional: no feature qw( bareword_filehandles ); open( FP, "<", "./x" ); no feature qw( multidimensional ); my %h = (); $h{1,2}; Исправлен случай утечки памяти. Расширен набор сообщений об ошибках и предупреждений. Добавлены изменения в документации. Сопутствующие решения Некоторые наблюдатели приписывают выходу Perl 5.10 запуск движения Modern Perl. В частности, эта фраза описывает стиль разработки, подразумевающий использование CPAN, использование преимуществ последних разработок на языке, а также требовательность к высокому качеству кода. В конце 2012 и в 2013 запущены несколько проектов по альтернативной реализации Perl 5: Perl5 in Perl6 (Rakudo Perl team), moe (Стивен Литл с друзьями), p2 (Perl11 team under Reini Urban), а также gperl (goccy). Perl 6 С 2000 года идёт разработка новой (6-й) версии языка. В отличие от предыдущих версий, разработчики планируют создать чётко определённый стандарт языка. В настоящее время существуют экспериментальные компиляторы Perl 6, но продолжается дальнейшее обсуждение новых правил. Синтаксис языка Perl Синтаксис Perl имеет много общего с синтаксисом языков Си, AWK, sed и Bourne shell. Первая строка исходного кода может начинаться с «#!/Путь/к/Perl [-ключи]» — что указывает системе путь к интерпретатору Perl для выполнения программы в UNIX-системах и выполнения их на веб-сервере (см. также: Шебанг (Unix)). Пример программы Простейшая программа «Hello, world!» выглядит следующим образом: #!/usr/bin/perl print "Hello, world!\n"; либо для CGI: #!/usr/bin/perl print "Content-type: text/html\n\n"; print "Hello, world!"; либо используя один из post modern web-framework use Mojolicious::Lite; get '/' => {text => 'Hello World!'}; app->start; либо используя PSGI спецификацию my $app = sub { return [200, ['Content-Type' => 'text/plain'], ["hello, world\n"]]; } Дозапись в строку. $x = 5; $x .= 0; print $x; #50 А вот так можно напечатать число гугол. print 1, 0 x 100; Типы данных Основные типы данных: скаляр, массив, хеш-таблица, функция, указание на файл, запись таблицы символов. Переменные разных типов отличаются знаком, который стоит перед именем переменной: Скаляр Скалярные переменные используются для хранения одиночных значений. Они могут содержать числа, строки и ссылки на другие объекты. Перед именем скалярной переменной необходимо ставить знак доллара '$'. Тип скалярной переменной не фиксирован (в отличие от, например, языка Си) и определяется динамически в зависимости от контекста. Например, $x = 10; # число $y = $x + 1; # используем $x как число… $z = $x . 'string'; # … а теперь — как строку $ref = \$x; # $ref является указателем на $x $$ref = 10; # $x содержит значение 10 Строковые данные должны быть помещены в кавычки. Perl использует два вида кавычек — одиночные и двойные. Помещение строки в двойные кавычки позволяет автоматически заменить встречающиеся имена переменных на их значения. Заключение строк в одиночные кавычки предотвращает такое поведение: ## Пример интерполяции переменных в двойных кавычках $pi = 3.141592654; $var1 = 'Значение Pi - $pi\n'; print $var1; # Значение Pi - $pi\n $var2 = "Значение Pi - $pi\n"; print $var2; # Значение Pi - 3.141592654 Для включения двойных кавычек в строку, которая была помещена в двойные кавычки, следует использовать \". Для включения одинарных кавычек в строку из одинарных кавычек — \'. Для удобства работы со строками, содержащими много знаков кавычек внутри, Perl позволяет использовать альтернативные способы закавычивания. Альтернативная форма использует любую пару знаков, помещённых после буквы q (имитирует поведение одинарных кавычек) или qq (имитирует поведение двойных кавычек): ## Пример использования альтернативных кавычек $pi = 3.141592654; $link1 = q{$pi}; print $link1; # $pi $link2 = qq{$pi}; print $link2; # 3.141592654 Ещё один тип кавычек в Perl — обратные кавычки.


В них помещаются программы операционной системы, вывод которых может быть передан интерпретатору Perl. Например: ## Пример использования обратных кавычек для исполнения команд UNIX $space = `du -s -k /usr/local/bin`; print $space; # 6264 /usr/local/bin $sysuptime = `uptime`; print $sysuptime; # 2:24 up 1 day, 9:05, 1 user, load averages: 0.26 0.32 0.33 Массив Массив является упорядоченным списком скаляров. Каждый элемент массива имеет порядковый индекс, с помощью которого к нему можно получить доступ. Нумерация элементов начинается с нуля, то есть первый элемент списка имеет индекс 0. Перед именем переменной-массива необходимо ставить знак '@', а для доступа к определённому элементу массива использовать знак '$', так как отдельный элемент массива является скаляром. Многомерные массивы можно смоделировать, помещая в список ссылки на другие списки. @array = (1,2,3,4); # записали в массив @array четыре элемента print $array[2]; # напечатать третий элемент print @array[2,3]; # напечатать третий и четвёртый элемент. # Здесь используется @, так как результат операции среза массива тоже является массивом. Хеш-таблица Хеш-таблица представляет собой ассоциативный массив, позволяющий ассоциировать строку (называемую «ключом») со скаляром (значение). Строка называется ключом, а скаляр в хеш-таблице значением. Перед именем переменной-списка необходимо ставить знак процента '%', а для доступа к определённому элементу массива необходимо ставить знак '$'. Хеш-таблицу можно инициализировать массивом или списком, состоящим из неограниченного числа последовательностей (ключ, значение). %hash = ( cat => 'kitten', # здесь => - это так называемая "длинная запятая", в этом примере dog => 'puppy', # по функции полностью аналогичная обыкновенной "," за исключением cow => 'calf' # того, что литералы слева неявно заключаются в кавычки ); print $hash{'cat'}; #Напечатает kitten print join("-", keys %hash) ; # Вывод всех ключей. Напечатает cat-dog-cow print join("-", values %hash) ; # Вывод всех значений. Напечатает kitten-puppy-calf print join("-", %hash) ; # Напечатает cat-kitten-cow-calf-dog-puppy, так как в списковом контексте хеш автоматически # разворачивается в список (ключ, значение). Так как ключи в хеше не сортируются, # пары каждый раз будут выводиться в произвольном порядке. Функция Функция представляет собой фрагмент исполняемого кода. Функция всегда возвращает какое-либо значение. Если возвращаемое значение явно не указано оператором return, возвращается последнее вычисленное значение. Если в функции используется return без параметров, то в зависимости от контекста вызова функции возвращается неопределённое значение undef, пустой список или вообще ничего. sub printTwo{ print 2; } sub three{ 3; } $s = \&three; print &$s; #Напечатает 3 $s = \&printTwo; # Запишем в скаляр $s ссылку на функцию — через эту ссылку она будет вызвана в следующей строке. print &$s; #Напечатает 21. `2` в коде функции, а `1` как значение, возвращаемое функцией printTwo print &printTwo #То же самое Константа Константа представляет собой неизменяемое значение. Константа не является встроенным типом языка и эмулируется при помощи функций. Предпочтительно задавать константы с помощью стандартного модуля constant, чтобы в будущем не зависеть от возможных изменений в реализации констант. Использование: use constant MY => 2; print MY; Запись таблицы символов Запись таблицы символов (typeglob) — специальный тип, в котором хранятся ссылки на все переменные других типов с таким названием, а также на символы, которые часто использует для хранения файловый дескриптор, представляющих собой указатель на файл, устройство или PIPE канал, открытые для записи, чтения или для записи и чтения. Использование: $s = readline *STDIN; #Читаем одну строку из дескриптора STDIN (стандартный поток ввода); скалярный контекст. @values = <FILE>; #Читаем все строчки из некоторого открытого и связанного с дескриптором FILE файла; списковый контекст. print STDOUT $s; #Печатаем в STDOUT (стандартный поток вывода) Более точный пример, в котором typeglob используется для передачи файлового дескриптора в функцию: my $file = 'file.txt'; #имя файла, который читаем open FH, $file; #открываем файл my $text = _parseFile(*FH); #передаём файловый дескриптор в функцию print $text; close FH; #обязательно закрываем файловый дескриптор sub _parseFile { my $fh = shift; #получаем файловый дескриптор my $text = join('',<$fh>);#построчно читаем из файлового дескриптора, в строку и помещаем в переменную $text return $text; } В последних версиях Perl появилась возможность хранить файловые дескрипторы в скалярах, и в новых программах предпочтительно пользоваться именно этим способом. Также таблицы символов используются для связи двух имён переменной с одним значением в памяти, создавая синонимы, которые могут быть использованы для доступа и модификации значения точно также как и оригинальное имя. Эта возможность является основой системы загружаемых модулей, классов и объектов в Perl. Классы и объекты Объект в Perl представляет собой просто ссылку, связанную с определённым классом (пакетом). Для связи используется функция bless. Подпрограммы такого связанного пакета являются методами и получают ссылку в качестве первого аргумента. Специальный синтаксис для конструкторов отсутствует, используется подпрограмма пакета, возвращающая ссылку, связанную с этим пакетом. Также существуют множество расширений для системы ООП, позволяющих менять синтаксис и использовать синтаксический сахар, в числе которых стоит назвать cpan-модуль Moose и его облегчённую версию Moo. Moose используется многими проектами и крупными компаниями, такими как BBC или Cisco. Регулярные выражения Важной частью Perl являются регулярные выражения. Благодаря этому Perl хорошо подходит для обработки текстов. Бо́льшая часть работы с регулярными выражениями производится при помощи операторов =~, m// и s///. Оператор m// используется для проверки на совпадение. В простейшем случае результат выражения $x =~ m/abc/ будет истинным тогда и только тогда, когда строка $x будет соответствовать регулярному выражению abc. Например: Поиск и замена выполняются при помощи оператора s///. Конструкция $x =~ s/abc/def/; заменит первое вхождение регулярного выражения abc на строку def. С появлением динамических регулярных выражений (??{ код Perl }) и конструкции для включения в регулярное выражение исполняемого кода Perl (?{ код Perl }) возможности по поиску и замене стали практически безграничными. К примеру, стал возможен поиск конструкций произвольного уровня вложенности. Регулярные выражения Perl настолько популярны, что они включены напрямую в другие языки, такие как PHP и JavaScript, а также существуют подключаемые библиотеки, реализующие использование выражений в компилируемых языках. Программы из одной строки Интересной и часто используемой возможностью Perl являются так называемые однострочники — программы из одной строки, обычно задаваемые прямо в строке вызова интерпретатора с помощью ключа -e. Эта программа напечатает простые числа: perl -wle '(1 x $_) !~ /^(1|((11+)\3+))$/ && print while ++ $_' Этот пример напечатает только уникальные строки файла file, ключ -n автоматически заворачивает строку обработки в цикл, который проходит по всем строкам в файлах, указанных после текста программы: perl -ne '$s{$_}++ || print' file Примечание: для запуска предыдущей команды под Windows замените в ней апострофы ' на двойные кавычки ". В этих примерах Perl напоминает своей краткостью и непонятностью с первого взгляда язык J. Также одним из подобных примеров является вызвавшая большой резонанс программа, на самом деле являющаяся патчем Бармина (замаскированной командой рекурсивного удаления всех файлов): echo "test... test... test..." | perl -e '$??s:;s:s;;$?::s;;=]=>%-{<-|}<&|`{;;y; -/:-@[-`{-};`-{/" -;;s;;$_;see' echo "test... test... test..." выполнение этой команды не влияет на работу и добавлено, скорее всего, для усыпления бдительности. То, что происходит в остальном коде — совсем не очевидно из-за преднамеренно запутанного написания. В данной строчке записано всего три последовательно выполняемых команды. Запишем команду следующим образом: $? ? s:;s:s;;$?: : s;;=]=>%-{<-|}<&|`{; ; y; -/:-@[-`{-};`-{/" -; ; s;;$_;see Первая конструкция анализирует переменную $? — код возврата предыдущей команды. Так как перед выполнением этой конструкции дочерних процессов не создавалось, $? будет содержать 0, и выполнена будет вторая «ветка» s;;=]=>%-{<-|}<&|`{;. Эта команда, в свою очередь, заменяет строку в переменной-аккумуляторе $_ на =]=>%-{<-|}<&|`{ (первый символ после s устанавливает ограничитель параметров этого оператора, и хотя традиционно используются слэш '/' или '|', для неясности в этой конструкции используется ограничитель ';'). Вторая команда транслирует содержимое «аккумулятора» по достаточно сложным правилам. В левой части указано четыре диапазона символов, в правой — один. Если раскрыть эти диапазоны, получим следующее соответствие: !"#$%&'()*+,-./:;<=>?@[\]^_`{|} `abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{/" - В результате содержимое $_ принимает вид system"rm -rf /" Третья же команда дважды (как инструктирует флаг ee) «вычисляет» содержимое аккумулятора — вышеуказанную деструктивную команду — и пытается заменить пустую строку в аккумуляторе на результат вычисления. Языки программирования и оболочки со схожими технологиями Perl — далеко не единственный язык, дающий богатые возможности в обработке текста. Языки программирования РЕФАЛ, Icon и Снобол предоставляют возможность более полно использовать метод программирования «сопоставления с образцом», частным случаем которого и являются регулярные выражения. Существует также полноценная командная оболочка UNIX, использующая в качестве основы язык Perl. Называется она psh и даёт возможность смешивать команды обычной оболочки и самого Perl’а. Интересные факты На Perl можно даже писать стихотворения.


Гравитацио́нные во́лны — изменения гравитационного поля, распространяющиеся подобно волнам. Излучаются движущимися массами, но после излучения отрываются от них и существуют независимо от этих масс. Математически связаны с возмущением метрики пространства-времени и могут быть описаны как «рябь пространства-времени». В общей теории относительности и в некоторых других теориях гравитации гравитационные волны порождаются движением массивных тел с переменным ускорением. Гравитационные волны свободно распространяются в пространстве со скоростью света. Ввиду относительной слабости гравитационных сил (по сравнению с прочими) эти волны имеют весьма малую величину, с трудом поддающуюся регистрации. Гравитационные волны предсказываются общей теорией относительности (ОТО). Впервые они были непосредственно обнаружены в сентябре 2015 года двумя детекторами-близнецами обсерватории LIGO, на которых были зарегистрированы гравитационные волны, возникшие, вероятно, в результате слияния двух чёрных дыр и образования одной более массивной вращающейся чёрной дыры. Косвенные свидетельства их существования были известны с 1970-х годов — ОТО предсказывает совпадающие с наблюдениями темпы сближения тесных систем двойных звёзд за счёт потери энергии на излучение гравитационных волн. Прямая регистрация гравитационных волн и их использование для определения параметров астрофизических процессов является важной задачей современной физики и астрономии. В рамках ОТО гравитационные волны описываются решениями уравнений Эйнштейна волнового типа, представляющими собой движущееся со скоростью света (в линейном приближении) возмущение метрики пространства-времени. Проявлением этого возмущения должно быть, в частности, периодическое изменение расстояния между двумя свободно движущимися (то есть не испытывающими влияния никаких сил) пробными массами. Амплитудой гравитационной волны является безразмерная величина — относительное изменение расстояния. Предсказываемые максимальные амплитуды гравитационных волн от астрофизических объектов (например, компактных двойных систем) и явлений (взрывов сверхновых, слияний нейтронных звёзд, захватов звёзд чёрными дырами и т. п.) при измерениях в Солнечной системе весьма малы (=10−18—10−23). Слабая (линейная) гравитационная волна согласно общей теории относительности переносит энергию и импульс, двигается со скоростью света, является поперечной, квадрупольной и описывается двумя независимыми компонентами, расположенными под углом 45° друг к другу (имеет два направления поляризации). Разные теории по-разному предсказывают скорость распространения гравитационных волн. В общей теории относительности она равна скорости света (в линейном приближении). В других теориях гравитации она может принимать любые значения, в том числе до бесконечности. По данным первой регистрации гравитационных волн их дисперсия оказалась совместимой с безмассовым гравитоном, а скорость оценена как равная скорости света. По результатам экспериментов LIGO пределы скорости гравитационных волн с вероятностью 90 % оцениваются от 0,55 до 1,42 скорости света. Период гравитационных волн может составлять миллионы лет. Частота может изменяться в наногерцах. За экспериментальное обнаружение гравитационных волн была присуждена Нобелевская премия по физике 2017 года. Генерация гравитационных волн Гравитационную волну излучает любая материя, движущаяся с асимметричным ускорением. Для возникновения волны существенной амплитуды необходимы чрезвычайно большая масса излучателя или/и огромные ускорения, амплитуда гравитационной волны прямо пропорциональна первой производной ускорения и массе генератора, то есть ~ . Однако если некоторый объект движется ускоренно, то это означает, что на него действует некоторая сила со стороны другого объекта. В свою очередь, этот другой объект испытывает обратное действие (по 3-му закону Ньютона), при этом оказывается, что . Получается, что два объекта излучают гравитационные волны только в паре, причём в результате интерференции они взаимно гасятся почти полностью. Поэтому гравитационное излучение в общей теории относительности всегда носит по мультипольности характер как минимум квадрупольного излучения. Кроме того, для нерелятивистских излучателей в выражении для интенсивности излучения имеется малый параметр где — гравитационный радиус излучателя, — его характерный размер, — характерный период движения, — скорость света в вакууме. Наиболее сильными источниками гравитационных волн являются: сталкивающиеся галактики (гигантские массы, очень небольшие ускорения), гравитационный коллапс двойной системы компактных объектов (колоссальные ускорения при довольно большой массе). Как частный и наиболее интересный случай — слияние нейтронных звёзд. У такой системы гравитационно-волновая светимость близка к максимально возможной в природе планковской светимости. Гравитационные волны, излучаемые системой двух тел Два гравитационно связанных тела с массами и , движущиеся нерелятивистски по круговым орбитам вокруг их общего центра масс (см. задача двух тел) на расстоянии друг от друга, излучают гравитационные волны следующей мощности, в среднем за период: где — гравитационная постоянная. Вследствие этого система теряет энергию, что приводит к сближению тел, то есть к уменьшению расстояния между ними. Скорость сближения тел: Для Солнечной системы, например, наибольшее гравитационное излучение производит подсистема Юпитера и его спутника Ио. Мощность этого излучения примерно ; мощность, излучаемая подсистемой Солнце — Юпитер составляет около 5 кВт, а мощность, излучаемая подсистемой Солнце — Земля, — около 200 Вт. Таким образом, энергия, теряемая Солнечной системой на гравитационное излучение за год, совершенно ничтожна по сравнению с характерной кинетической энергией тел. Частота излучаемых гравитационных волн равна удвоенной частоте обращения системы двух тел. Гравитационный коллапс двойной системы Любая двойная звезда при вращении её компонент вокруг общего центра масс теряет энергию (как предполагается — за счёт излучения гравитационных волн) и, в конце концов, сливается воедино. Но для обычных, некомпактных, двойных звёзд этот процесс занимает очень много времени, много большее настоящего возраста Вселенной. Если же двойная компактная система состоит из пары нейтронных звёзд, чёрных дыр или их комбинации, то слияние может произойти за несколько миллионов лет. Сначала объекты сближаются, а их период обращения уменьшается. Затем на заключительном этапе происходит столкновение и несимметричный гравитационный коллапс. Этот процесс длится доли секунды, и за это время в гравитационное излучение уходит энергия, составляющая по некоторым оценкам более 50 % от массы системы. Основные точные решения уравнений Эйнштейна для гравитационных волн Объёмные волны Бонди — Пирани — Робинсона Эти волны описываются метрикой вида Если ввести переменную и функцию , то из уравнений ОТО получим уравнение Метрика Такено имеет вид где -функции, удовлетворяют тому же уравнению. Метрика Розена где удовлетворяют уравнению Метрика Переса при этом Цилиндрические волны Эйнштейна — Розена В цилиндрических координатах такие волны имеют вид и выполняются Регистрация гравитационных волн Регистрация гравитационных волн достаточно сложна ввиду слабости последних (малого искажения метрики). Приборами для их регистрации являются детекторы гравитационных волн. Попытки обнаружения гравитационных волн предпринимаются с конца 1960-х годов. Гравитационные волны детектируемой амплитуды рождаются при коллапсе двойного пульсара. Подобные события происходят в окрестностях нашей галактики ориентировочно раз в десятилетие. С другой стороны, общая теория относительности предсказывает ускорение взаимного вращения двойных звёзд из-за потери энергии на излучение гравитационных волн, и этот эффект надёжно зафиксирован в нескольких известных системах двойных компактных объектов (в частности, пульсаров с компактными компаньонами). В 1993 году «за открытие нового типа пульсаров, давшее новые возможности в изучении гравитации» открывателям первого двойного пульсара PSR B1913+16 Расселу Халсу и Джозефу Тейлору мл. была присуждена Нобелевская премия по физике. Ускорение вращения, наблюдаемое в этой системе, полностью совпадает с предсказаниями ОТО на излучение гравитационных волн. Такое же явление зафиксировано ещё в нескольких случаях: для пульсаров PSR J0737-3039, PSR J0437-4715, SDSS J065133.338+284423.37 (обычно сокращённо J0651) и системы двойных белых карликов RX J0806. Например, расстояние между двумя компонентами A и B первой двойной звезды из двух пульсаров уменьшается примерно на в день из-за потерь энергии на гравитационные волны, причём это происходит в согласии с ОТО. Все эти данные интерпретируются как непрямые подтверждения существования гравитационных волн. По оценкам наиболее сильными и достаточно частыми источниками гравитационных волн для гравитационных телескопов и антенн являются катастрофы, связанные с коллапсами двойных систем в ближайших галактиках. Ожидается, что в ближайшем будущем на усовершенствованных гравитационных детекторах будет регистрироваться несколько подобных событий в год, искажающих метрику в окрестности Земли на 10−21—10−23. Первые наблюдения сигнала оптико-метрического параметрического резонанса, позволяющего обнаружить воздействие гравитационных волн от периодических источников типа тесной двойной на излучение космических мазеров, возможно, были получены на радиоастрономической обсерватории РАН, Пущино. Ещё одной возможностью детектирования фона гравитационных волн, заполняющих Вселенную, является высокоточный тайминг удалённых пульсаров — анализ времени прихода их импульсов, которое характерным образом изменяется под действием проходящих через пространство между Землёй и пульсаром гравитационных волн. По оценкам на 2013 год, точность тайминга необходимо поднять примерно на один порядок, чтобы можно было задетектировать фоновые волны от множества источников в нашей Вселенной, и эта задача может быть решена до конца десятилетия.


Согласно современным представлениям, нашу Вселенную заполняют реликтовые гравитационные волны, появившиеся в первые моменты после Большого взрыва. Их регистрация позволит получить информацию о процессах в начале рождения Вселенной. В марте 2014 года в Гарвард-Смитсоновском центре астрофизики американской группой исследователей, работающей над проектом BICEP2, было объявлено о детектировании по поляризации реликтового излучения ненулевых тензорных возмущений в ранней Вселенной, что также является открытием этих реликтовых гравитационных волн. Однако почти сразу этот результат был оспорен, поскольку, как выяснилось, не был должным образом учтён вклад межзвёздной пыли. Один из авторов, Дж. М. Ковац (), признал, что «с интерпретацией и освещением данных эксперимента BICEP2 участники эксперимента и научные журналисты немного поторопились». Экспериментальные подтверждения Открытие 11 февраля 2016 года было объявлено об экспериментальном открытии гравитационных волн коллаборациями LIGO и VIRGO. Сигнал слияния двух чёрных дыр с амплитудой в максимуме около 10−21 был зарегистрирован 14 сентября 2015 года в 9:51 UTC двумя детекторами LIGO в Хэнфорде и Ливингстоне через 7 миллисекунд друг от друга, в области максимальной амплитуды сигнала (0,2 секунды) комбинированное отношение сигнал/шум составило 24:1. Сигнал был обозначен GW150914. Форма сигнала совпадает с предсказанием общей теории относительности для слияния двух чёрных дыр массами 36 и 29 солнечных; возникшая чёрная дыра должна иметь массу 62 солнечные и параметр вращения a = 0,67. Расстояние до источника около 1,3 миллиарда световых лет. Излучённая за десятые доли секунды в слиянии энергия — эквивалент около 3 солнечных масс. Благодаря практически одновременному наблюдению гравитационно-волнового события GW170817 и электромагнитного сигнала GRB 170817A впервые установлены прямые ограничения на отклонение скорости гравитационных волн от скорости света. Если такое отклонение существует, оно лежит в пределах от −3×10−15 до +0,7×10−15, то есть совместимо с нулём в пределах погрешности. За экспериментальное обнаружение гравитационных волн в 2017 году была присуждена Нобелевская премия по физике. Дальнейшие наблюдения Первый период наблюдения (сезон O1) — с 12 сентября 2015 по 19 января 2016. В это время действовал только детектор LIGO, и он обнаружил три гравитационных всплеска. После этого инструмент был остановлен для усовершенствования и повышения чувствительности. Второй период наблюдения (сезон O2) — с 30 ноября 2016 по 25 августа 2017; к обновлённому американскому LIGO присоединился европейский детектор VIRGO (третий детектор на планете), при этом точность возросла почти в 10 раз). Четвёртое наблюдение было сделано 14 августа 2017. Всего за эти месяцы было обнаружено 8 событий, в том числе первое столкновение нейтронных звёзд. Так, 17 августа 2017 один из двух детекторов LIGO зафиксировал небывало длинный — около 100 секунд — сигнал (позже выяснилось, что волну, искажённую шумами, увидел и второй детектор LIGO, а также и VIRGO); несколько секунд спустя мощную вспышку гамма-излучения заметили автоматические телескопы «Ферми» и «Интеграл». Благодаря такому богатому набору наблюдений удалось достаточно точно предсказать, где искать источник, и вскоре он был найден — столкновение двух нейтронных звезд (то есть килоновая) 1,1 и 1,16 массы Солнца в 130 млн световых лет от нас, в созвездии Гидры. После этого оба детектора были вновь остановлены для модернизации. Третий период наблюдения (сезон O3) — с апреля 2019 года. Сейчас (ноябрь 2020) подведены итоги периода O3a: с 1 апреля по 1 октября 2019 (зарегистрированных событий: 39, рекордное количество); данные сезона O3b (1 ноября 2019 года — 27 марта 2020) ещё обрабатываются. В данный момент оба детектора остановлены на очередную модернизацию, что сделает их ещё более чувствительными; планируется, что они возобновят работу в 2021 году. Обнаружено: столкновение GW 190412 (апрель 2020) — одна из чёрных дыр имела массу 29,7 Солнца, а другая — 8,4 Солнца (это делает данную двойную систему наименее массивной из всех обнаруженных до сих пор пар чёрных дыр); такое слияние также породило более продолжительный гравитационный сигнал. Полученные данные, помимо прочего, были использованы, в том числе, чтобы с исключительной строгостью проверить общую теорию относительности Эйнштейна. Также, планируется обнаружить (проект ) оптические аналоги источников гравитационных волн (обнаруженных с помощью Virgo и LIGO). Научные перспективы Гравитационно-волновая астрономия По мнению американского астрофизика Лоуренса Краусса, если в будущем удастся измерить сигнатуру инфляционных гравитационных волн, это позволит существенно приблизить исследования к моменту Большого Взрыва, а также проверить инфляционную модель Вселенной и разрешить другие насущные проблемы теоретической физики и космологии. Гравитонный лазер Идея гравитонного лазера возникла в связи с появлением лазера и открытием гравитационных волн. Предполагается, что, в силу универсального принципа корпускулярно-волнового дуализма, существуют кванты гравитационного излучения гравитоны (со спином 2). Они, как и кванты электромагнитного излучения фотоны (со спином 1), являются бозонами. Следовательно, теоретически можно создать гравитонный лазер — устройство для гравитационного излучения, подобное лазеру для электромагнитного излучения. Предполагается, что в природе явление, подобное гравитонному лазеру, может существовать в окрестности чёрных дыр. В настоящее время, из-за чрезвычайной малости гравитационной постоянной, генерация вынужденного гравитационного излучения не осуществлена. Обсуждаются лишь гипотетические возможные конструкции гравитационного лазера. Связь на гравитационных волнах Теоретически существует возможность использовать гравитационные волны для дальней беспроводной связи; этот принцип был запатентован советским учёным в 1972 году. Преимуществом гравитационно-волновой связи (устар.: гравиосвязи) по сравнению с радиосвязью является способность гравитационных волн проходить, почти не поглощаясь, сквозь любые вещества, тогда как электромагнитные волны сквозь электропроводящие среды (например, землю и морскую воду) практически не проникают. Работы в этом направлении велись в лабораториях СССР и в других странах. Но на практике из-за трудностей генерации и детектирования гравитационных волн, вызванных крайней малостью гравитационных сил, гравитационно-волновую связь осуществить не удалось. В настоящее время работы по генерации и детектированию гравитационных волн в лабораторных условиях находятся на теоретической стадии. Изучаются возможности излучения гравитационных волн электродинамическими системами. Выдвинута гипотеза о возможности генерации высокочастотных гравитационных волн в конденсированной диэлектрической среде под действием интенсивного лазерного излучения и обратного процесса детектирования гравитационных волн этой средой путём преобразования гравитационного излучения в оптическое (повторение эксперимента Герца для гравитационных волн). Гравитационно-волновая связь упоминается как атрибут техники далёкого будущего в ряде произведений научно-фантастической литературы (например, С. Снегов «Люди как боги», К. Булычёв «Похищение Тесея», С. Лукьяненко «Именем Земли» и др.). Коллапс планетных и галактических систем По мнению американского астрофизика Брайана Грина излучение гравитационных волн при движении различных космических объектов, действует подобно трению и в долгосрочной перспективе приводит к коллапсу космических систем, таких как планетарные системы звёзд и галактики История История самого термина «гравитационная волна», теоретического и экспериментального поиска этих волн, а также их использования для исследований явлений, недоступных иными методами. 1900 — Лоренц предположил, что гравитация «…может распространяться со скоростью, не большей скорости света»; 1905 — Пуанкаре впервые ввёл термин гравитационная волна (). Пуанкаре на качественном уровне снял устоявшиеся возражения Лапласа и показал, что связанные с гравитационными волнами поправки к общепринятым законам тяготения Ньютона порядка сокращаются, таким образом, предположение о существовании гравитационных волн не противоречит наблюдениям; 1916 — Эйнштейн показал, что в рамках ОТО механическая система будет передавать энергию гравитационным волнам и, грубо говоря, любое вращение относительно неподвижных звёзд должно рано или поздно остановиться, хотя, конечно, в обычных условиях потери энергии порядка ничтожны и практически не поддаются измерению (в этой работе он ещё ошибочно полагал, что механическая система, постоянно сохраняющая сферическую симметрию, может излучать гравитационные волны); 1918 — Эйнштейн вывел квадрупольную формулу, в которой излучение гравитационных волн оказывается эффектом порядка , тем самым исправив ошибку в своей предыдущей работе (осталась ошибка в коэффициенте, энергия волны в 2 раза меньше); 1923 — Эддингтон — поставил под сомнение физическую реальность гравитационных волн «…распространяются… со скоростью мысли». В 1934 году, при подготовке русского перевода своей монографии «Теория относительности», Эддингтон добавил несколько глав, включая главы с двумя вариантами расчётов потерь энергии вращающимся стержнем, но отметил, что использованные методы приближенных расчётов ОТО, по его мнению, неприменимы к гравитационно связанным системам, поэтому сомнения остаются; 1937 — Эйнштейн совместно с Розеном исследовал цилиндрические волновые решения точных уравнений гравитационного поля. В ходе этих исследований у них возникли сомнения, что гравитационные волны, возможно, являются артефактом приближенных решений уравнений ОТО (известна переписка относительно рецензии на статью Эйнштейна и Розена «Существуют ли гравитационные волны?»).


Сэр Джеймс Пол Макка́ртни (; род. 18 июня 1942, Ливерпуль, Англия, Великобритания) — британский музыкант, мультиинструменталист, писатель и продюсер. Один из основателей группы The Beatles. 16-кратный обладатель премии «Грэмми». В 2011 году признан одним из лучших бас-гитаристов всех времён согласно опросу, проведённому журналом Rolling Stone среди читателей, заняв 3-е место. В списке редакции этого журнала 2020 года занял 9-е место. Его голосовой диапазон составляет более четырёх октав. Является левшой, а поэтому играет на леворуких гитарах. Дуэт Леннон — Маккартни стал одним из самых влиятельных и успешных авторских союзов в истории современной музыки. Пол Маккартни неоднократно включён в Книгу рекордов Гиннесса, в частности, как самый успешный музыкант и композитор новейшей истории: его 60 дисков имеют «золотой» статус, общий тираж синглов превысил 100 миллионов, а песня «Yesterday» удерживает первое место по числу записанных её кавер-версий (более 3700). «Mull of Kintyre» (Wings), ставший в 1977 году первым в истории британским синглом, тираж которого только в Британии достиг двухмиллионной отметки, по-прежнему возглавляет список британских бестселлеров всех времён. Ранние годы Пол Маккартни родился 18 июня 1942 года в ливерпульской клинике Уолтон () на Райс Лейн, где его мать Мэри работала медсестрой в родильном отделении. Ирландец по материнской и отцовской линии, Пол был крещён в римско-католической церкви, но Мэри (католичка) и отец Джеймс Маккартни (протестант, позже агностик) воспитывали сына вне религиозных традиций. В 1947 году Мэри Маккартни стала акушеркой по вызову. Это была тяжёлая и изнурительная работа, её могли вызвать в любое время дня и ночи, но это позволило семье переехать в район Сады сэра Томаса Уайта в Эвертоне; эту квартиру Мэри получила вместе с новой работой. Семья не нищенствовала, но жила очень скромно: Джеймс Маккартни во время войны работал на оружейном заводе, но после её окончания вернулся на хлопковую биржу, где зарабатывал по 6 фунтов в неделю, меньше жены, что было для него предметом переживаний. Телевизор, как вспоминал Пол, в семье появился лишь в год Коронации, в 1953 году. В 1947 году Пол поступил в начальную школу Стоктон Вуд Роуд (); из-за переполненности заведения многих учеников перевели в начальную школу Джозефа Уильямса () в Бель-Вейл. Здесь Пол впервые вышел на сцену, исполнив нечто (что именно, позже он вспомнить так и не смог) связанное с коронацией королевы Елизаветы Второй, был удостоен за это приза и испытал первый страх сцены. В 1954 году, сдав экзамены 11+, он получил возможность продолжить образование в средней школе для мальчиков под названием . В 1954 году семья Маккартни переехала в район Уоллэси, затем в Спик, а в 1955 году — в Аллертон, где поселилась в доме № 20 по Фортлин-роуд. Тяжёлое потрясение Пол испытал в 1956 году после смерти матери (от рака груди). Ранняя утрата впоследствии стала одной из причин сближения Пола с Джоном Ленноном, чья мать Джулия погибла, когда тому было 17 лет. Впоследствии Пол отдавал должное многим качествам матери, не в последнюю очередь — её мечте увидеть сына выдающимся человеком. Она красиво и грамотно писала и говорила, настаивая на том, чтобы и Пол изъяснялся на «королевском английском»; благодаря ей он практически не имел ливерпульского акцента. К четырнадцатилетию отец подарил сыну старенькую трубу, которую тот (с согласия старшего Маккартни) обменял на акустическую гитару Framus Zenith. Играть на ней Пол, будучи левшой, научился, пользуясь примером Слима Уитмана, располагавшего струны в обратном порядке. Наигрывая на своём «Зените», Пол написал свою первую песню, «I Lost My Little Girl». Как вспоминал позже Майкл Маккартни, именно отец своим подарком помог Полу оправиться от шока, вызванного смертью матери. Последний с этих пор не пропускал концерты скиффл-групп, часами слушал по ночам программы радиостанции Radio Luxembourg, разучивал хиты Элвиса Пресли и Литтл Ричарда, причём искусно копировал звёзд. Отец Пола, в прошлом трубач и пианист (в 1920-х годах игравший в собственном оркестре Jim Mac’s Jazz Band), воспитывал сыновей в товарищеской и творческой атмосфере: все трое нередко играли вместе дома (где было пианино) и посещали местные концерты. Джеймс Маккартни, начавший работать с 14 лет, в 62 года вышел на пенсию и получал 10 фунтов в неделю. Это не помешало ему «…быть замечательным отцом, для которого образование детей имело первостепенное значение». После смерти жены Джеймс Маккартни сразу же привлёк сыновей к активной деятельности. «Он быстро вывел нас из детского состояния. К 12-летнему возрасту я был уже фактически мелким коммивояжёром: „Тук-тук, не хотите ли стать клиентами нашего садового клуба?“», — вспоминал Пол. Такое воспитание сыграло впоследствии важную роль: Маккартни всегда чувствовал себя легко в общении с людьми. Как писал А. Голдман, — После смерти матери дом Маккартни наполнился родственниками; одной из самых заботливых была тётушка Джин, также впоследствии упомянутая, вместе с мужем, в репертуаре Маккартни («Let 'Em In»), но для Пола здесь воцарилась «ужасающая пустота». При всей своей общительности, в школьные годы он много времени проводил в одиночестве, чаще — на природе, бродя по полям или влезая на деревья (воображая таким образом, будто готовит себя к службе в армии; отчасти воспоминания об этих приключениях отразились в песне «Mother Nature’s Son»). Другим знаменательным его увлечением стали продолжительные поездки к центру города на втором этаже автобуса: эти впечатления нашли себе отражение во многих известных песен The Beatles, в частности, в «A Day in the Life» (где герой садится наверху, закуривает сигарету и погружается в сон) или «Penny Lane» — куда бы ни направлялся Пол, в школу или в гости к друзьям, — первым делом автобус проезжал именно эту улицу. С подачей документов в университет Пол опоздал: не был знаком с порядком их оформления. Своим литературным образованием он был обязан школьному учителю, а также известному местному театральному деятелю Алану Дёрбанду, который заинтересовал своего ученика Чосером и Шекспиром. Прочтя «Гамлета», Пол «возомнил себя театральным режиссёром»: он стал ходить в театры («Liverpool Playhouse», «Royal Court») и принялся прочитывать одну за другой пьесы: О. Уайльда, Т. Уильямса, Б. Шоу, Шеридана и Харди. Свою единственную пятёрку на выпускных экзаменах он получил по литературе. The Quarrymen Один из школьных приятелей Пола, Айвен Воуэн, временами игравший в группе Джона Леннона The Quarrymen, пригласил Пола на выступление ансамбля, в холле церкви Святого Петра в Уолтоне. Первая встреча Маккартни с Ленноном произошла 6 июля 1957 года. Сам Маккартни так рассказывал о спонтанном прослушивании, устроенном ему участниками ансамбля: Первым делом Пол научил Джона настраивать гитару: до этого тот платил деньги соседу, имевшему музыкальное образование, чтобы тот за него проделывал эту работу. Джон использовал двупальцевые аккорды для банджо, которым научила его мать Джулия. Пол знал намного больше аккордов, но, поскольку он был левшой, партнёру приходилось проделывать сложную работу по зеркальной расшифровке техники визави. Завязавшаяся между Маккартни и Ленноном дружба была негативно встречена родственниками: тётя Мими, воспитывавшая Джона, считала Пола выходцем «из низов», Маккартни-старший с опаской относился к Джону («Ох, сын, вовлечёт он тебя в какие-нибудь неприятности!»). Но Джон и Пол начали быстро сыгрываться и уже летом 1957 года на летних каникулах приступили к совместному написанию песен — в доме на Фортлин-Роуд, приходя туда часа за три до возвращения Джеймса Маккартни с работы. Пол вспоминал, что к сочинительству они приступили всерьёз и первым делом завели тетрадку, на каждой странице которой выводили: «Оригинальная композиция Леннона-Маккартни». «Мы сразу стали рассматривать себя как новый великий авторский дуэт!» — говорил он. Первой песней, текст и аккорды которой появились в тетради, была «Too Bad About Sorrows»; далее шли «Just Fun», «In Spite of All the Danger» и «Like Dreamers Do» (которую Пол считал «очень плохой» и отдал на исполнение Applejacks). Чуть лучше, по его словам, была «One After 909», и, наконец, появилась «Love Me Do», своего рода кульминация: «наконец-то песня, которую можно было записать». Ещё в 1954 году, направляясь в автобусе в школу, Пол случайно познакомился с Джорджем Харрисоном, жившим неподалёку, с которым вскоре сдружился. Теперь он уговорил Джона принять юного приятеля в Quarrymen, тем более, что сам скептически относился к музыкальным способностям Стюарта Сатклиффа, школьного друга Леннона. К 1960 году, перебрав несколько названий, группа под названием The Silver Beetles направилась в Гамбург, где сократила название до The Beatles. The Beatles Джим Маккартни не хотел отпускать сына, но вынужден был согласиться, когда Пол заявил, что будет зарабатывать до 10 шиллингов в день: аргумент оказался весомым для отца, после войны испытывавшего хронические денежные трудности. В Гамбурге, где The Beatles оказались под опекой антрепренёра Бруно Кошмидера (в прошлом — циркового клоуна), Пол вырос из самодеятельного музыканта в профессионала; считается, что именно 800 часов, проведённые на сцене трёх клубов этого города, и превратили The Beatles в группу мирового уровня. Первым принял The Beatles в качестве резидентов Indra. Условия проживания были ужасными: музыкантов разместили в заброшенном кинотеатре, мыться им приходилось в туалетах. Но выступления по семь дней в неделю в жёстком графике (с 20:30 до двух ночи с тремя получасовыми перерывами) стали для группы незаменимой школой сценического мастерства. Кроме того, — «Мы постоянно старались привлечь в клуб прохожих; это был своего рода учебный опыт: как завлечь тех, кто видеть тебя не желает», — вспоминал Маккартни. Затем группа перешла в Kaiserkeller: здесь график работы был более щадящим (час игры — час отдыха, посменно с Rory Storm and the Hurricanes), но музыканты оказались в самом пекле вражды между местными «экзис» (от existentionalists) и «рокерами».