仕事用のコンピューターの時間が携帯電話の時刻よりも遅いのはなぜですか?

もうすぐ仕事が終わる時間なので、荷物をまとめて急いで出かける準備をしますが、仕事用のパソコンの時間がスマホの時間より2分遅いことに気づきます。 ！あなたにもこのような経験があるかどうかは分かりません。時間はどのように測定されますか?デバイスによって時間が異なるのはなぜですか?今日は時間についてお話しましょう。

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時間はどのように測定されますか?

多くの人が「時間はどのように測定されるのか？」という疑問を持っているかもしれません。 1秒はどのように定義されますか?実際、人間の時間認識は複数の段階を経ており、この認識方法は文化、技術、社会の発展など多くの要因の影響を受けています。昔、古代の人々は主に昼と夜の交替、月の満ち欠け、季節の移り変わりなどの自然現象を観察することによって時間を計っていました。これらの観察は時間に関する基本的な概念を提供します。最も古典的なのは、太陽の活動、日々の生産活動、生活習慣に基づいてまとめられた12時間です。また、古代の人々は時間を測るために水時計や砂時計なども使用していましたが、これらの測定方法は正確さに欠けていました。

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技術の発展に伴い、人々は時間を測るために機械式時計を使い始めました。最も初期の機械式時計は、振り子の前後の振動によって時間を計測する機械式振動時計でした。スイング周期が安定するほど、測定精度が高くなります。

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原子物理学の発展に伴い、人々は時間の基準として原子時計を使い始めました。 1967 年、国際単位系は秒の定義をセシウム原子の振動周期に結び付け、秒を「セシウム原子の基底状態超微細構造遷移の周期の 9,192,631,770 倍」と定義しました。セシウム原子の振動周波数は非常に安定しており、測定が容易であるため、このような定義は非常に安定しており、再現性があります。

02 電子時計はなぜ数分遅れることが多いのでしょうか?

携帯電話が普及する前は、おそらく電子時計が人々を毎朝起こすために使われていたのでしょう。皆さんの中には、今でも使っている人もいるかもしれません。電子時計は数分遅れることが多く、しばらくすると再調整が必要になります。これはなぜでしょうか?

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実際、電子時計の核となる装置は水晶発振器、略して水晶発振器です。電子時計の電源を入れると、水晶発振器は非常に安定した発振周波数を生成します（一般的に、水晶発振器の発振周波数は非常に高いです）。電子時計内部の回路は、この高周波信号の周波数を分割して、タイミングに適した低周波信号を取得します。電子時計の内蔵カウンターは、この低周波信号をカウントして経過時間を測定し、最終的に電子ディスプレイに時間を表示します。

圧電ひずみゲージは、形状が変化すると電圧を発生します（誇張した図）

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電子時計の主な誤差の原因は次のとおりです。

-水晶の温度感度

水晶の振動周波数は温度の影響を受け、温度変化により電子時計に誤差が生じることがあります。一部の高度な電子時計には、この誤差を減らすための温度補償回路が装備されています。

-バッテリー残量の変化

携帯用電子時計は通常、電池で駆動しますが、電池の電力が低下すると発振周波数が変化し、誤差が生じる可能性があります。

-製造精度

電子部品の精度や発振器の品質などの要素も電子時計の精度に影響します。

-キャリブレーションの問題

長期使用により電子時計の内部部品が劣化する恐れがあり、精度を維持するために定期的な校正が必要となります。

-環境要因

電子時計は電磁干渉や振動などの環境要因の影響を受け、ある程度の誤差が生じることがあります。

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同じネットワークに接続されているデバイスの時間が異なるのはなぜですか?

家庭の電子レンジやオフィスビルのエレベーターに表示される時間など、私たちの生活の中では、いたるところで時間の影を見ることができます。これらのデバイスは、電子時計のように水晶発振器を使用して時間を知らせるのではなく、他の方法を使用します。従来の電子レンジは、電力網の安定した周波数を通じてタイミング機能を実現できます。中国の電力網の周波数は50Hzです。電子レンジは、交流電流が 50 サイクル変化したことを検出すると、それを 1 秒として自動的に記録します。実際、多くの家電製品の電子タイミングは、電力網の均一な周波数に依存しています。周波数はグリッド負荷に応じて変化し、これらのクロックが長期間にわたって正確性を保つように 24 時間周期で調整されます。しかし、周波数がしばらく低下し続けると、セントラルヒーティングのタイマーや電子レンジなどの機器の電子タイミングが遅くなる可能性があります。例えば、2018年には、ヨーロッパの多くの国で電子時計が6分遅れており、この現象は1か月以上続きました。結局、根本的な原因は電力供給不足であることが判明しました。

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スマート電子レンジやスマートエレベーターであれば、ネットワークカードが内蔵されており、コンピューターのようにインターネットに接続して時間を取得できます。しかし、インターネットに接続されているデバイスにも時刻エラーが発生するのはなぜでしょうか?時間の不一致には多くの理由があります。考えられる要因は次のとおりです:

-ネットワーク遅延

データがネットワークを移動するには時間がかかり、ネットワークの遅延はデバイスによって異なります。わずかなネットワーク遅延でも、デバイス間の時間に差が生じる可能性があります。

-時刻同期プロトコルの違い

デバイスによって、異なる時間同期プロトコルが使用される場合があります。一般的な時間同期プロトコル (NTP など) であっても、デバイスによって構成や実装が異なり、時間の不一致が生じることがあります。

-ハードウェアクロックのドリフト

デバイスのハードウェア クロックは、製造の違いや温度の変化などによりわずかにずれる場合があり、時間がわずかにずれることがあります。

-定期的な時間同期

一部のデバイスは定期的に時刻を同期しますが、他のデバイスではこの機能が有効になっていないため、デバイス間で時刻に差が生じることもあります。仕事が終わって急いで出かけられるときでも、タイムカードで時間を確認する必要があります。著者：Yin Guangshui、EPFL コミュニケーションシステム修士

企画・編集：ディン・ドン

謝辞：華東師範大学データサイエンス工学部講師の劉暁平氏は、本論文の科学的指導を提供しました。