Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

В данной работе я стремлюсь дать достаточно широкую картину компьютерной революции, включая ее истоки.

Данная тема актуальна. Актуальность подтверждается словами Марвина Минского, который писал: «На протяжении жизни всего лишь одного поколения рядом с человеком вырос странный новый вид: вычислительные и подобные им машины, с которыми, как он обнаружил, ему придется делить мир. Ни история, ни философия, ни здравый смысл не могут подсказать нам, как эти машины повлияют на нашу жизнь в будущем, ибо они работают совсем не так, как машины, созданные в эру промышленной революции».

Таким образом, целью моей работы является просмотреть развитие вычислительной техники с древних времен до настоящего времени, а так же рассмотреть будущее компьютеризированного и информатизированного общества

Футурологи не перестают давать прогнозы на ближайшее (или не очень) время. Уже в наше время Маршалл Брейн, основатель по-своему великого портала HowStuffWorks, написал объёмистую статью «Нация роботов», в которой предупредил о грядущей безработице, виновниками которой будут роботы. Иные предсказывают слияние реального и виртуального миров и, похоже, это дело и вправду серьезнее, чем просто комикс, на основе которого был снят культовый фильм «Матрица».

Попробую и я внести лепту в дело прогнозирования будущего компьютеризированного и информатизированного общества.

Особенностью современного этапа общественного развития является тот факт, что практически все сферы человеческой деятельности охвачены глобальным явлением, получившим название информатизация общества. Попробуем себе представить, какими будут информатика и вычислительная техника во второй половине XXI века.

1. Зарождение и становление компьютерных технологий

1.1 Развитие компьютеров с 80-х годов до нашего времени

Компьютеры 40-х и 50-х годов были очень большими устройствами - огромные залы были заставлены шкафами с электронным оборудование. Все это стоило очень дорого, потому компьютеры были доступны только крупным компаниям и учреждениям.

В 1981 (12 августа) произошло событие, последствия которого в то время едва ли кто-нибудь мог предвидеть и оценить по достоинству. Компания IBM официально представила свой первый персональный компьютер - IBM Personal Computer.

Кто бы мог тогда подумать, что это будет действительно исторически важное событие, а мир вступит в новую стадию своего развития.

На самом же деле выпущенный корпорацией компьютер IBM PC (IBM 5150, кодовое название Acorn - желудь) не обладал какими-либо преимуществами в плане производительности по отношению к уже существующим решениям. Это был 16-битный компьютер на базе микропроцессора Intel 8088 с частотой 4,77 МГц (имелся свободный слот для подключения математического сопроцессора Intel 8087). Первые модификации комплектовались 16-64 Кбайтами памяти (с «зашитым» Microsoft Basic-80) - этот объем мог расширяться до 640 Кбайт. C компьютером поставлялся монохромный 11,5 - дюймовый TTL-дисплей без графических возможностей (режим MDA - 80x25 текстовых знакомест) и 83-кнопочная клавиатура. За отдельную плату могли быть приобретены отсутствующие или дополнительные устройства и адаптеры к ним: дисковод, дополнительная память, цветной монитор, принтер. В роли операционной системы выступала PC-DOS 1.0 - скандальная разработка Microsoft. Среди программного обеспечения можно было найти Microsoft Basic, VisiCalc, UCSD Pascal, CP/M-86 и Easywriter 1.0.

За первый год было продано порядка 136 тыс. IBM PC - это был настоящий фурор. Однако поскольку IBM не владела патентом на производство PC, уже к началу 1990-х ее доля на мировом рынке производства ПК составляла очень незначительную часть. Одним из факторов высоких продаж IBM PC является то, что компания мастерски провела рекламную кампанию (например, была реклама с участием актера, имитировавшего легенду комедийного кинематографа - Чарли Чаплина) и популяризировала само понятие «персональный компьютер». Достаточно сказать, что 20 процентов выпущенных машин раскупили сами сотрудники корпорации. По словам Дэвида Брэдли, IBM надеялась реализовать 241 683 ПК в течение пяти лет. Но еще до того, как этот срок истек, компания стала продавать примерно такое же количество машин ежемесячно.

К несчастью для IBM, как только проект IBM PC стал широко известен, многие компании начали делать клоны PC и часто продавали их гораздо дешевле, чем IBM. Огромное количество производителей стало конкурировать на рынке создания ПК и комплектующих к ним, что привело к росту возможностей аппаратного обеспечения и снижению его стоимости. Эра персональных компьютеров началась.

Монохромный дисплей IBM PC выводил информацию приятным зеленым цветом и не имел кнопки включения / отключения, так как записывался напрямую от системного блока.

1.2 Появление ПК

Между тем, рождение персонального компьютера от IBM было однозначно предопределено состоянием тогдашнего рынка. Ведь к концу 1970-х гг. компания оказалась в сложной ситуации. Объемные заказы государственного назначения - с одной стороны, агрессивные конкуренты, весьма успешно занимающие рыночные ниши домашних компьютеров (например, Apple, Commodore, Tandy Radio Shack, Atari) - с другой. Естественно, в сложившихся обстоятельствах было необходимо предпринимать решительные шаги.

И вот в течение тринадцати месяцев (с июля 1980 г. по август 1981 г.) команда из дюжины инженеров не покидает пределов лаборатории в провинциальном флоридском городке Бока-Ратон (Boca Raton), где было основано отделение компании IBM - Entry Systems Division. Именно там, под эгидой секретного проекта Project Chess, появился на свет первый IBM PC.

Идея проекта принадлежала Уильяму Лоу (William Lowe), группу инженеров возглавлял Дон Эстридж (Don Estridge), а главным конструктором был Льюис Эггебрехт (Lewis Eggebrecht). Почти все инженеры группы ранее работали над проектом компьютера System/23 DataMaster, поэтому он фактически оказался прообразом IBM PC. Так, например, раскладка и электрическая схема клавиатуры были скопированы с DataMaster. Правда, в IBM PC дисплей и клавиатура были автономны, в отличие от DataMaster, где они объединялись в одно устройство, что было достаточно неудобно. хотя, в сущности, это был настоящий компьютер.

Однако в DataMaster применялся процессор Intel 8085, который мог адресовать всего 64 Кб памяти и имел 8-разрядные внутреннюю и внешнюю шины данных. Из-за этих ограничений в IBM PC использовался процессор 8088, который имел адресное пространство 1 Мб, 16-разрядную внутреннюю шину данных, но внешняя шина данных была 8-разрядной. Благодаря 8-разрядной внешней шине данных и аналогичной системе команд можно было использовать устройства, разработанные ранее для DataMaster.

Компания IBM создала компьютер менее чем за год, максимально внедрив в него имевшиеся разработки и компоненты других производителей. Так, для того чтобы пакет программного обеспечения появился одновременно с ПК, корпорация в тайне нанимает нескольких разработчиков, предварительно познакомив их с прототипом IBM PC. Одновременно были созданы принтеры, мониторы, платы расширения. Отметим, что это произошло благодаря предоставлению группе Entry Systems Division большей независимости, чем другим подразделениям: им было разрешено пользоваться услугами и продукцией других фирм в обход бюрократического правила, предписывающего использовать в разработках только изделия IBM. Таким образом, налицо явный вывод: зачастую кардинальный уход от сложившихся стереотипов в управлении компанией способен принести ей гораздо больше пользы, чем потенциального вреда.

Теперь же плоды революционной разработки «голубого гиганта» пожинают две другие компании - Intel и Microsoft. Зато имя IBM так и осталось легендой.

По этому поводу конкуренты злословили, что IBM ничего нового не изобрела, а единственным оригинальным изделием оказались этикетки фирмы на передней панели системного блока.

Поскольку проект первого ПК нельзя было запатентовать, любая компания могла дублировать аппаратные средства IBM PC. Нужно было лишь приобрести те же самые чипы, что и IBM, у тех же производителей и поставщиков и разработать новую системную плату с аналогичной схемой. Как вы помните, чтобы помочь в этом, IBM даже издала полный набор схем своих системных плат и всех плат адаптеров в очень детализированном и легкодоступном техническом руководстве.

IBM перестала быть единственным производителем ПК. Конечно, IBM разработала и продолжает разрабатывать стандарты, которым должны соответствовать совместимые компьютеры, но она уже не является монополистом на рынке. На самом деле сегодня Intel разрабатывает большинство стандартов аппаратного обеспечения, a Microsoft - программного. Именно из-за того, что продукты этих двух компаний доминируют на рынке ПК, сами персональные компьютеры часто называют Wintel.

И только теперь, перешагнув в третье тысячелетие, мы можем, наконец, оценить все последствия эпохального события рождения IBM PC. Не будем судить, хорош или плох был тот первый ПК от IBM, совершила или не совершила ошибку фирма IBM, выпустив на рынок наспех сработанное изделие своего второстепенного подразделения. Главное, что это произошло, и развитие истории направилось именно по этому пути, а не по какому другому. Конечно, не займись персональными компьютерами IBM, ими бы занялся кто-либо другой, прогресс бы не остановился. Быть может, мы сейчас работали бы на Apple- или DEC-совместимых компьютерах, а про бедного Бейсик-программиста Билла Гейтса знали бы только его ближайшие родственники.

В 1982 Commodore Business Machines анонсирует Commodore 64, или С64, ставший одним из самых популярных домашних компьютеров в 80-х гг. В сентябре того же года компьютер появляется на рынке. Технические характеристики Commodore 64 следующие: процессор MOS Technology 6510, 64 Кб ОЗУ, 20 Кб ПЗУ с Бейсиком от Microsoft, два сопроцессора (VIC-II для видео и SID для звука). C64 был первым домашним компьютером, обладавшим очень качественными графическими и звуковыми возможностями, будучи при этом довольно недорогим. Так, поддержка спрайтов позволяла выводить графическую информацию на восьми независимых слоях, а интегрированный звуковой синтезатор был способен моделировать трёхголосое звучание в девяти полных октавах.

Том Халфхил (Tom Halfhill), журнал Byte за август 1984 г.: «Пожалуй, не было более успешного компьютера во все времена, чем Commodore 64»

А уже в 1983 году Atari, Inc. представляет домашний компьютер Atari 1200XL, оснащённый 64 Кб ОЗУ и очень качественной клавиатурой. Между тем наличие ошибок в реализации операционной системы и Бейсика, а также некоторые особенности, приведшие к невозможности запуска ряда программ, написанных для предыдущих моделей - Atari 400 и Atari 800 - не позволили занять ему достойное место на рынке. Буквально через четыре месяца появляются замещающие провальную разработку модели - Atari 600XL и Atari 800XL. Из последних энтузиасты изымали чип с операционной системой, который затем использовали в Atari 1200XL. Цена Atari 1200XL составляла 900 долл.

1983. IBM анонсирует персональный компьютер IBM PCjr (jr - сокращение от англ. junior - младший), в разработке проходивший под кодовым названием Peanut (арахис, земляной орех). В марте 1984 г. начинаются его продажи в виде двух вариаций: модель 4860-004 с 64 Кб ОЗУ за 669 долл. и модель 4860-067 с 128 Кб ОЗУ и одним 5,25 - дюймовым дисководом на 360 Кб. В апреле 1985 г. IBM останавливает производство PCjr. Базовая конфигурация PCjr следующая: процессор Intel 8088 4,77 МГц, 64 Кб ОЗУ (могло быть расширено до 256 Кб), CGA-монитор, два слота на передней панели для картриджей, трехголосая звуковая карта, порты ввода-вывода (кассетный, игровой для джойстика, видео для монитора, видео композитный, аудио, клавиатурный, инфракрасный, последовательный), беспроводная (в качестве удара по конкурентам) клавиатура, три внутренних слота для возможных плат расширения (память, модем и контроллер дисковода), «зашитый» в ПЗУ язык Бейсик, OC IBM PCDOS 2.0.

Архитектура PCjr и маркетинговая политика IBM могут послужить примером неудачного решения компании в попытке выйти на рынок домашних и компьютеров в сфере образования. Как метко выразился на этот счет глава компании Spinnaker Software Уильям Боуман (William Bowman): «Мы собираемся свалить наши PCjr в кучу, и поджечь ее. А эти проклятые штуки даже не собираются гореть! Настоящая заслуга IBM в том, что она создала компьютеры с жаропрочным корпусом - и больше ничего»

Выпуском PCjr IBM планировала составить конкуренцию производителям на рынке домашних компьютеров. И самое забавное: одной из причин провала PCjr было именно его название - «младший». Покупателям казалось, будто эта модель не представляет сколько-нибудь значительных улучшений по отношению к популярному IBM PC. Люди воспринимали PCjr как игрушку, а не новый домашний компьютер. В ценовом сравнении среди домашних компьютеров PCjr не был конкурентоспособен: он проигрывал и Commodore 64, и семейству 8-разрядных Atari. Например, за ту же цену, что и PCjr, можно было приобрести u1082 компьютер Coleco Adam в комплекте с двумя кассетными накопителями, принтером и программным обеспечением. Практически любая домашняя компьютерная система (кроме Apple II) стоила меньше, чем PCjr. Кроме того, нестандартность архитектурной реализации, обуславливающая несовместимость с PC и аппаратными средствами для него, делали невозможным дальнейшее существование этого компьютера. Возможные расширения в виде второго дисковода или жесткого диска не были доступны к моменту выхода PCjr на рынок по причине производства их не IBM, а ее партнерами.

1984 (22 января). Этот день принято считать днём рождения компьютеров марки Макинтош. (Хотя это слишком условно по причине серьёзных различий операционных систем у компьютеров Lisa и Macintosh.) Именно тогда Стив Джобс (Steve Jobs) продемонстрировал компьютер Lisa 2. Его характеристики: процессор Motorola 6800 с частотой 7,83 МГц, 128 Кб ОЗУ, встроенный 9 - дюймовый монохромный дисплей, поддерживающий графическое разрешение 512x342 точек / дюйм, 3,5 - дюймовый дисковод от Sony с дискетами объёмом 400 Кб, клавиатура, мышь. Вес модели составлял 9 кг.

При этом Lisa 2 имела ещё две модификации: Lisa 2/5 (жёсткий диск на 5 Мб) и Lisa 2/10 (жёсткий диск на 10 Мб). Однако несовместимая операционная система и высокая стоимость привели к падению продаж. Руководство Apple решило эту проблему оригинально, «скрестив» имена Lisa и Mac, - компьютер стал называться Macintosh XL. Также для полной метаморфозы Lisa 2 в Macintosh XL требовалось сменить ПЗУ на новую версию.

Apple представляет вторую модель из семейства Macintosh Classic - компьютер Macintosh 512K в 1984 году 10 сентября. Внешне эта модель не отличалась от первого Макинтоша, пришедшего на смену Lisa, - Macintosh 128К. Компьютер поставлялся с 512 Кб ОЗУ и 128 Кб ПЗУ и встроенным черно-белым 9-дюймовым монитором.

В 1986 году IBM выпускает компьютер IBM PC XT 286. ПК был построен на базе Intel 80286 и работал на частоте 6 МГц, комплектовался 640 Кб ОЗУ, дисководом с гибкими дисками емкостью 1,2 Мб, жестким диском объемом 20 Мб, последовательным и параллельными портами, клавиатурой и CGA-монитором. Цена компьютера составляла 4 тыс. долл. IBM PC XT 286 можно расценивать в качестве промежуточного варианта, следующего за PC XT и стоящего перед PC AT.

1987 (2 апреля) фирма IBM выпустила семейство персональных систем второго поколения IBM PS/2. Первоначально оно было представлено четырьмя моделями - 30, 50, 60 и 80. Номер каждой из них отвечал максимальной производительности. Позднее на свет появилось еще пять моделей этого же семейства: 25, 50Z, 55, 70 (ставшая первой портативной моделью PS/2) и Р70. Каждая машина PS/2 имела системный блок и клавиатуру, разница между моделями заключалась в определенном типе монитора и устройств памяти, которые могли подключаться через кабель либо находиться в корпусе системного блока. PS/2 отличались от общепризнанной IBM PC в первую очередь наличием VGA-видеоадаптера, позволившего улучшить изображение, 3,5 - дюймового дисковода, а также типом среды для хранения данных и слотами расширения. Базировались IBM PS/2 на микропроцессорах 80286 и 80386. Практически все ПО, разработанное для IBM PC, в том числе и MS-DOS, поддерживалось и PS/2. В рамках PS/2 была реализована микроканальная архитектура 32-разрядной шины МСА (Micro Channel Architecture), специально разработанная в IBM для этого семейства. Работавшая с частотой 10 МГц шина MCA позволяла реализовать режим многозадачности и одновременную работу нескольких микропроцессоров - подключение к системной плате с находящимся на ней основным процессором пятнадцати дополнительных плат с независимыми микропроцессорами, которые функционально обеспечивали графику, связь, шифрование или интеллектуальное управление диском. С помощью аппаратной схемы арбитража микроканал имел возможность регулировать последовательность доступа процессоров к системной шине данных, а новое свойство программного выбора возможностей позволило автоматически устанавливать конфигурацию системы на всех дополнительно подключенных платах.

1990. Новое творение Apple - Macintosh Classic. Создавая этот компьютер, Apple решила вернуться к истокам: это была компактная машина, схожая с первыми Макинтошами. Дело в том, что Apple не выдерживала конкуренции с IBM PC, проигрывая в ценовом диапазоне. Руководство посчитало оправданным выставить достаточно низкую цену за конфигурацию, включающую 8 МГц процессор Motorola 68000, 1 Мб ОЗУ, встроенный черно-белый 9-дюймовый монитор, дисковод с гибкими дисками на 1,4 Мб, комплект входов-выходов. Но отсутствие жесткого диска, сложности подключения внешних устройств лишь усилили падение спроса Apple на рынке.

2000 (29 июня). IBM объявила о создании мощнейшего суперкомпьютера ASCI White (Accelerated Strategic Computing Initiative White Partnership - в рамках инициативы по ускорению роста стратегических вычислительных возможностей) с массивно-параллельной архитектурой RS/6000 SP - первого компьютера, преодолевшего рубеж производительности 10 терафлоп: максимальная производительность достигла 12,3 терафлоп.

ASCI White был разработан по заказу Ливерморской национальной лаборатории Министерства энергетики США для трехмерного моделирования ядерных взрывов, а также процессов старения и функционирования американского ядерного оружия.

ASCI White объединяет 8192 процессора. Объем дисковой подсистемы равняется 160 Тбайт, а емкость оперативной памяти составляет 8 триллионов байт, распределенных по 16-процессорным SMP-узлам, что почти в 50 тыс. раз превышает объем памяти среднего персонального компьютера. Результаты моделирования отображаются на мониторе IBM T220 с диагональю 22,2 дюйма и разрешением 200 пикселей на квадратный дюйм (более 9 млн. пикселей на всем экране). Система работает под управлением ОС AIX - варианта UNIX от IBM.

Суперкомпьютер представляет собой 512 объединенных компьютеров, занимающих площадь в две баскетбольные площадки. Для транспортировки системы из лабораторий IBM в Ливермор потребовалось 28 грузовых трейлеров.

2. Развитие компьютерной техники в ближайшем будущем

2.1 Достижения современности

компьютерный персональный технология перспектива

Но прежде, чем попытаться ответить на этот вопрос, было бы неплохо вначале определиться с тем, чем мы располагаем на настоящий момент и, главное, какие направления развития в области информатики и вычислительной техники наиболее действенны и перспективны. Любое будущее начинается всегда в настоящем.

Вопрос развития информатики и вычислительной техники усложняется тем, что и нынешнее-то их развитие сложно поддается каким-либо предсказаниям и прогнозам. В этой области прогнозы серьезные люди и организации стараются давать на ближайшие год-два: слишком быстро и непредсказуемо развивается творческая и техническая мысль. Прежде всего, это быстрые темпы изменений в технологии. Мостостроитель не сталкивается каждые три года с новым сортом стали, которая была бы в десять раз прочнее наилучших сортов старой. Кораблестроителя систематически не вооружают новой технологией, вдвое снижающей стоимость постройки судна каждые два года. Лица, специализирующиеся в этих областях, могут изучать свой предмет с уверенностью, что техника, которую они изучали, существенно не изменится в течение первых 5-10 лет их практической деятельности. В то же время разработчик вычислительных комплексов не может быть уверен даже в том, что избранные им технические методы не изменятся за время окончания одного проекта.

Итак, я решил просканировать Интернет и перелистать компьютерные журналы на предмет новых разработок и вычислительных технологий, и скоро я убедился, что даже самые новые технологии не вызывают ни удивления, ни воодушевления. Все это где-то уже было. И, конечно, в произведениях фантастической литературы. Похоже, что современная инженерия решительно не способна предложить что-то, выходящее за рамки воображения авторов даже весьма посредственной фантастики. Так что придется нам привыкать к тому, что в ближайшее время ничего удивительного ждать не приходится. Просто фантастические (в смысле, взятые из фантастики) приспособления постепенно и весьма буднично становятся реальностью.

Чудеса миниатюризации уже воспринимаются как должное, рост производительности процессоров и емкости памяти просчитывается лет на пять вперед. Принципиально новые функции программного обеспечения упоминаются одной строкой в пресс-релизах.

Чем, к примеру, порадуют нас дисплеи в обозримом будущем? То, что обычные электронно-лучевые трубки доживают свои последние годы, ясно уже всем. Повсеместный переход на плоскопанельные дисплеи - вопрос только очередного снижения цен.

Заглянув на страницы фантастики, мы обнаруживаем там целую программу развития устройств отображения: гибкие дисплеи, которые вместе с изображением можно мять, как бумажки, огромные экраны размером во всю стену, дисплеи, создающие стереоскопическое и даже полностью трехмерное изображение.

Стереоскопия обеспечивает лишь иллюзию трехмерности за счет эффекта бинокулярного зрения. Для этого каждому глазу предоставляется свое плоское изображение, по которым мозг восстанавливает трехмерную сцену. Подходов к решению этой технической задачи множество - поляризационные очки, синхронизированные с кадровой разверткой экрана, очки-шлемы с отдельными дисплеями для каждого глаза. Причем это уже массово распространенные технологии.

Настоящее же трехмерное изображение отличается тем, что для его рассматривания не требуются приспособления вроде очков, а видеть его могут одновременно несколько человек, естественно, с разных мест. Фантастика? - Ничуть. Голография - уже давно освоенная технология. Единственная оговорка - до недавнего времени голограммы были статичными.

Но вот в последнее время сразу несколько инновационных фирм заявили о том, что у них решена задача создания динамического истинно трехмерного изображения (www.visualabs.com, www.opd3d.com).

2.2 Веяния будущего

Сквозное подключение мобильных устройств к Интернету - это тоже примета времени. Может быть, еще не сегодняшнего, но не такого уж и далекого будущего. Все это обеспечивается технологиями мобильной связи, идущими на смену стандарту GSM. Это технологии GRPS, CDMA, UMTS. Полноценное внедрение этих технологий кардинально изменит роль нынешних карманных компьютеров. Будучи постоянно подключенными к Интернету, эти устройства существенно расширят свою практическую полезность.

Еще несколько лет назад в прессу просочились сведения о разработке учеными NASA особого чипа, который, возможно, придет на смену нынешним микропроцессорам. Новинка получила обозначение FPGA (field programmable gate array - программируемая матрица вентилей) и отличается от нынешних «статичных» микросхем тем, что каждый элемент программируемой матрицы способен к реконфигурации с частотой несколько тысяч раз в секунду. Как следствие, производительность настольных систем, использующих подобное решение, оказывается на несколько порядков выше, чем у традиционных персональных компьютеров. Достигается это за счет возможности распараллеливания процесса вычисления путем создания сразу нескольких одновременно работающих процессоров на базе одной матрицы вентилей.

Обратим внимание на другой класс устройств - на устройства ввода информации. Надо отметить, что со вводом информации в вычислительной технике всегда было больше проблем, чем с ее выводом. Долгое время единственным устройством ввода оставалась клавиатура. Потом появились мышь, джойстик, сканер, звуко- и видеозапись. Однако для ввода текстов - основы всех информационных технологий - по-прежнему не было ничего, кроме клавиатуры. Так продолжалось несколько десятков лет. И вот в самом конце XX века произошла тихая революция - компьютеры обрели новые каналы ввода алфавитно-цифровых данных. Речь, конечно, идет о распознавании текстов и голоса.

«Озвучивание» системы человек-техника идет и с другой стороны.

Очень может быть, что в скором времени автомобиль будет в состоянии сам говорить водителю, куда нужно ехать. Уникальной навигационной системой собирается снабдить свою продукцию японская Honda (http://www.honda.com), которая обещает включать в стандартную комплектацию автомобилей Acura RL «электронного штурмана», способного распознавать человеческую речь и общаться с водителем на обычном языке. Если планам японского автогиганта суждено сбыться, то Honda станет первым автопроизводителем, который снабдит серийные машины навигационной системой с речевым информатором и голосовой системой управления. Причем произойдет это уже в нынешнем году - начало поставок «говорящих» машин намечено на осень-зиму 2004 г.

Подойдем к другому важнейшему направлению развития технологий - к системам искусственного интеллекта. Число примеров таких систем в фантастике неисчерпаемо. Однако ничего подобного фантастическим образам искусственного интеллекта на практике реализовать пока не удается. Философы продолжают дискуссию о том, что такое разум и интеллект и может ли в принципе устройство, созданное руками человека, быть их носителем. А тем временем инженеры продолжают у создавать системы со все более сложным поведением (www.lii.newmail.ru, www.mindpixel.com).

К примеру, экономически весьма привлекательной (и, главное, востребованной!) сейчас является деятельность, направленная на преодоление последствий «информационного взрыва», явления, связанного с лавинообразным увеличением потока информации, который уже попросту не поддается отслеживанию. Между тем, разбиение данных на категории и сортировка информации по темам - классические задачи, относящиеся к области искусственного интеллекта. А это может означать, что компании, специализирующиеся на проведении исследований в области разработки и создания интеллектуальных систем, вновь могут завоевать «симпатии» инвесторов. Тем более что количество научных коллективов, специализирующихся на создании «машинного разума», ощутимо сократилось по сравнению с началом 1980-х годов.

Инженеры компании IBM в настоящее время трудятся над проектированием и построением самодиагностируемых и самонастраивающихся систем, которые, как ожидается, будут более устойчивы к повреждениям по сравнению с нынешними компьютерами и смогут функционировать, практически, без человеческого присмотра.

Уже довольно давно как раз в задачах, связанных с искусственным интеллектом, применяются так называемые нейронные сети. Нейронная сеть - это архитектура компьютера, построенная по аналогии с устройством человеческого мозга. Ее элементами являются элементарные ячейки - нейроны, которые квазислучайно связаны друг с другом. В результате внешнего воздействия (например, получения на вход изображения) некоторые нейроны возбуждаются, по нейронной сети передаются сигналы, и, в конечном счете, сеть переходит в новое состояние, которое можно узнать на ее выходе. Например, она может сообщить, что опознала изображение или голос, а может, наоборот, заключить, что образец ей незнаком.

И тут начинается процесс обучения нейронной сети. Если ответ правильный, сеть получает поощрение, которое укрепляет те связи между нейронами, которые обеспечили правильный ответ. В противном случае эти связи будут ослаблены. Оказывается, что правильно сконструированные сети можно довольно быстро научить, например, распознавать весьма сложные события, для которых крайне трудно найти формальные критерии отбора при алгоритмическом программировании (www.neuropower.de/ris, www.orc.ru/~stasson/menu.html).

Решения на основе нейронных сетей становятся все более совершенными. Уже сегодня имеется немало впечатляющих разработок. База приложений нейронных сетей просто огромна: выявление фальшивых кредитных карточек, прогнозирование изменений на фондовой бирже, составление кредитных планов, оптическое распознавание символов, профилактика и диагностика заболеваний человека, наблюдение за техническим состоянием машин и механизмов, автоматическое управление движением автомобиля, принятие решений при посадке поврежденного летательного аппарата и т.д. [14]. Дальнейшие успехи в разработке искусственных нейронных сетей будут зависеть от дальнейшего понимания принципов работы человеческого мозга, но здесь имеется и обратная связь: искусственные нейронные сети являются одним из средств, с помощью которых совершенствуется наше представление о процессах, происходящих в нервной системе человека, выступая в качестве моделей соответствующих процессов.

Нейросетевые технологии предоставляют сегодня широкие возможности для решения задач прогнозирования, обработки сигналов и распознавания образов. Учитывая высокие темпы роста объемов накопленной в современных хранилищах данных информации, роль нейронных сетей трудно переоценить.

По мнению специалистов, интеллектуальный анализ данных войдет в десятку важнейших информационных технологий. В последние годы началось активное внедрение нейросетевой технологии. Ее активно используют такие крупные корпорации как American Express, Lockheed и многие другие. Естественно, в ответ на этот интерес на рынке программных средств стали появляться соответствующие инструментальные средства.

И вот еще одна такая фантастическая технология, как нейро-имплантанты. Сама идея нейроимплантанта предельно проста: известно, что нервные импульсы представляют собой электрические сигналы. Надлежащим образом присоединив электроды, их можно регистрировать, а можно и порождать. Проблема лишь в том, чтобы понимать смысл нервных импульсов - биотоков. К сожалению, в этом деле прогресс идет далеко не фантастическими темпами. В мозгу известно множество зон, отвечающих за различные процессы жизнедеятельности и связанных с определенными видами мыслительной активности. Но практически ничего больше пока узнать не удается. Это и понятно. В нейронной сети - грубой модели мозга - тоже нельзя придать какой-то конкретный смысл состоянию отдельного нейрона и отдельным сигналам, передаваемым между нейронами.

В результате все фантазии о создании контроллера прямого доступа в человеческую память, о переносе свойств человеческой личности на машинный носитель и о других подобных технических забавах так и остаются фантазиями. И все же некоторые возможности на пути сопряжения человека с машиной есть. С определенными оговорками «подсоединиться» удается к периферийным зонам нервной системы человека. В этом направлении идут работы по созданию так называемых активных протезов, которые реагируют на импульсы, поступающие по нервным волокнам (www.kv. minsk.by/index2000433901.htm).

Есть и другой путь, в чем-то, пожалуй, более перспективный. Он состоит в добавлении человеку новых инструментов воздействия на внешний мир. На голове пациента закрепляются электроды энцефалографа, регистрирующего состояние определенной зоны мозга. В зависимости от ее активности на экране, куда смотрит испытуемый, например, перемещается курсор. После определенного времени тренировки (20-60 часов) испытуемый оказывается в состоянии сознательно перемещать курсор (forum. rust.ru/cgi-bin/forum.pl.cgi? lukian&r1756).

В прессе уже неоднократно сообщалась о подобных экспериментах с участием безнадежно парализованных людей, но со временем эти методики можно будет распространить и на здоровых людей, давая им новые возможности взаимодействия с внешним миром, в том числе и с компьютерами (www.zdnet.ru/news.asp? ID=1077).

Последнее время в информатике особое внимание уделяется кругу проблем, которые в последнее время часто называют общим термином «мягкие вычисления». Сам этот термин принимают далеко не все специалисты по искусственному интеллекту, но если говорить не о словах, а о том, что за ними стоит, то можно утверждать, что проблематика «мягких вычислений» является одной из центральных в проблеме искусственного интеллекта. В жестких рассуждениях, связанных с количественными расчетами, длинными последовательностями строгих логических умозаключений, человек сильно уступает компьютеру. В тех областях, где такие рассуждения - необходимая часть профессии (точные науки, счетная работа, шахматы), соответствующие навыки вырабатываются годами и требуют постоянной тренировки. Основные же интеллектуальные процессы человека, как правило, - «мягкие». В них вместо четкости присутствует размытость, вместо количественных оценок - качественные, вместо точности - приблизительность, вместо тождества - сходство, вместо истинности - правдоподобность, вместо доказательства - аргументация.

Рассуждения человека, как правило, неточны - они всего лишь правдоподобны, часто логически некорректны, не сохраняют истинность. Строгое логическое рассуждение - слишком медленное даже для компьютера, оно содержит очень много шагов; кроме того, оно требует полноты информации. В бытовых ситуациях, когда надо принимать быстрые решения, у человека нет ни времени, ни всей нужной информации. Но именно в этих - сильно недоопределенных, слабоструктурированных ситуациях человек действует эффективнее компьютера, хотя часто он даже не может хорошо сформулировать ни правила, по которым он действует, ни даже понятия, в терминах которых он описывает возникшую проблему.

Возрастающий в искусственном интеллекте интерес к мягким вычислениям связан со стремлением понять эффективность механизмов мозга, успешно использующих эту «мягкость», попытаться построить адекватные модели этих механизмов, чтобы, в конечном счете, использовать их для создания новых информационных технологий.

Итак, вчерне рассмотрев, где находится электронно-вычислительная эволюция, попробуем определить, в каком направлении станет развиваться информатика и вычислительная техника ко второй половине XXI века.

3. Прогнозы развития компьютерных технологий

Прежде всего, отметим, что один из показателей развития человеческой цивилизации - скорость, с которой увеличиваются знания людей об окружающем мире или, иначе говоря, суммарный объем данных, известный человечеству. Так вот, период, за который происходит удвоение объема доступной людям информации, позволяет косвенно судить о темпах развития человеческого общества. И темпы эти, надо признать, поразительны.

Учеными установлено, что до наступления нашей эры, то есть до Рождества Христова для удвоения человеческих знаний требовалось целых 2000 лет. Ясное дело, что неспешные рассуждения древнегреческих философов «о сути вещей» как раз и отвечали этим темпам. Сейчас же, вероятно, древние мыслители не то, что пофилософствовать, просто мысль вслух высказать не успели бы. До изобретения Гуттенбергом книгопечатания для удвоения всей известной человечеству информации требовалось 1000 лет. К концу XIX века срок этот сократился до 100 лет, а начиная с 1920 года - до 40 лет. Дальше все замелькало как в ускоренном кино: период, за который знания человечества удваивались, начиная с 1950 года, составил 30 лет; с 1980 года - 15 лет; а с 2000 года период удвоения знаний сократился до 4-5 лет! Иными словами, если в начале XX века специалист, получив высшее образование, чувствовал себя уверенно в течение 20-30 лет, то в начале ХХI «период полураспада знаний» сократился до 5 лет…

Еще одна важная переменная для понимания эволюционной проблемы - скорость уменьшения ресурсоемкости (массы, объема, времени, затраченного на производство любых изделий человеческих рук). Кривая ресурсоемкости в области вычислительной техники вначале, как ей и положено, росла, но в последние годы она получила тенденцию уменьшения: наглядным свидетельством этого является то, что стоимость компьютерной техники в лучшем случае остается на одном уровне, а в среднем плавно и постоянно снижается вниз.

Итак, ресурсоемкость производства падает, зато информационный ресурс стремительно нарастает. При нынешних темпах развития очень скоро в истории человечества произойдет небывалое событие: информация окажется ценней материального ресурса. А впрочем, разве и сейчас программный продукт не стоит порою дороже, чем сам компьютер?

Эта закономерность ярко проявилась в последние полвека в Японии: ресурсов практически никаких, зато культ интеллекта, знаний, информационных технологий вывел страну в мировые лидеры. Современные нанотехнологии убеждают: каких-то молекул достаточно, чтобы получить все, что нужно. Ресурс минимальный. Зато информация - огромна.

Не исключено, что подобный переворот устойчивой ранее пирамиды, на которой зиждется наша цивилизация, произойдет в ближайшие полвека. По своим последствиям он может оказаться более значительным, чем даже высокотехнологический взрыв последнего полстолетия. И давать какие-либо прогнозы в этом направлении - это практически наверняка попасть пальцем в небо. Здесь вступают в действие «революционные» и «катастрофические» законы. В смысле, законы теории катастроф, убедительно доказывающие, что взмах крыльев бабочки в сельве Амазонки может вызвать ураган в Северной Балтике [2, 80-92].

Когда информация становится важней ресурсов, мир закономерно вступает в фазу неустойчивого развития. После долженствующих встрясок и разнообразных революций, эпитеты к которым предстоит еще придумать, наша технологическая цивилизация снова войдет в относительно устойчивую полосу развития.

Но какой она станет?

Неизвестно.

Теперь попробуем рассмотреть более «мягкие» сценарии развития, без критических фаз и точек бифуркаций. Представим себе, что эволюция информатики и вычислительной техники будет идти плавно и с относительно невысоким ростом ускорения.

В этом случае в ближайшие десятилетия нас, естественно, ожидают дальнейшие технологические прорывы.

Большое значение приобретет информационная безопасность, особенно в части одной из ее важнейших составляющих - идентификации пользователей. Первое решение в этой области - символьные пароли, примитивные, легко забываемые и легко «взламываемые», еще в первой половине XXI века станут частью истории. Каждый пользователь будет идентифицироваться с помощью биометрической информации.

Биометрический контроль доступа - это автоматизированный метод, с помощью которого путем проверки (исследования) уникальных физиологических особенностей или поведенческих характеристик человека осуществляется идентификация личности. Физиологические особенности (папиллярный узор пальца, геометрия ладони, черты лица или рисунок (модель) радужной оболочки глаза и т.п.) являются постоянными физическими характеристиками человека. Данный тип измерений (проверки) практически неизменен так же, как и сами физиологические характеристики. В отличие от традиционного пароля, биометрическая характеристика не может быть забыта, потеряна или украдена. Поскольку биометрические характеристики каждой отдельной личности уникальны, они могут использоваться для предотвращения воровства или мошенничества с большой степенью надежности.

Итак, во второй половине XXI века электронные системы станут узнавать пользователей по голосу, тембру речи или по прикосновению руки.

Далее. Информационные технологии будут внедряться во всех возможных и невозможных сферах жизни. На смену примитивным роботам, выполняющим простейшие механические функции, придут устройства, обладающие элементами искусственного интеллекта. Несомненно удобство использования машин с точки зрения клиента: они работают быстро, стоимость их услуг невелика, что отражается на цене товара. Из этого можно сделать вывод - всё, что работает хорошо, быстро распространяется. А значит, что в ближайшие годы нас ждет повсеместная автоматизация обслуживания. К примеру, еда во всех ресторанах быстрого питания будет продаваться автоматически.

Следующим шагом будут автономные гуманоидные роботы. Honda своим роботом ASIMO доказала, что большая часть проблем, к примеру, с ходьбой, уже решена.

Тем же путём идут Sony и другие производители. Хватило двух десятилетий на то, чтобы инженеры получили гуманоидное тело, действующее с изяществом Жизель, с точностью Зверобоя и силой Терминатора.

Десятилетия научно-исследовательской работы над автономными роботами и искусственным интеллектом наконец-то начали приносить плоды.

Еще в первой половине этого века первые машины, которые могут видеть, слышать, передвигаться и управлять объектами на уровне, эквивалентном человеческому, выйдут из лабораторий на рынок. Эти роботы пока не смогут мыслить творчески подобно людям, но на что же та самая вторая половина XXI века?

Возможно, к середине XXI века свершится третья техническая революция: габаритные современные компьютеры мутируют в особые микроорганизмы диаметром всего пять-шесть миллиметров. Микроминиатюризация и нанотехнологии позволят создать искусственные нейронные сети с числом соединений, превосходящим число соединений мозга.

Далее. Оперируя законом Мура, который, грубо говоря, гласит, что мощности компьютеров удваиваются каждые 1,5-2 года, можно высчитать, что в 2020 году процессоры домашних компьютеров будут способны на 10 триллионов операций в секунду. У такого компьютера будет терабайт оперативной памяти, а данных в нём уместится один-два петабайта. В 2040-м же году компьютер должен быть в тысячу раз мощнее машины из 2020-го. Обрабатывая данные со скоростью квадрильон действий в секунду, этот компьютер фактически будет эквивалентом человеческого мозга.

Следовательно, после 2050 года должны появятся компьютеры, превосходящие человеческий мозг. Значит ли это, что компьютер обойдет человека «по всем статьям»?

И вот тут мы подходом к еще одному перспективному направлению развития информатики и вычислительной техники.

Все мы знаем, что компьютеры состоят из аппаратуры и программного обеспечения - hardware & software. Объединяют компьютеры сети - netware. Однако очень часто при создании и развитии информационной системы совершенно упускают из вида еще одну составляющую - людей, которые всей этой техникой будут пользоваться. Назовем ее peopleware. Можно сказать, что peopleware - это программы, заложенные не в компьютеры, а в головы людей, которые этими компьютерами пользуются.

В настоящее время сплошь и рядом обнаруживается, что в мощных информационных системах используется лишь малый процент их возможностей, поскольку в социуме сохранен старый, привычный оборот информации. Многие операции, которые могли бы выполняться автоматически, приходится делать вручную, и отсюда появляются дублирование, ошибки, задержки.

Причина проста. Информационной системой является, скажем, не компьютерная подсистема фирмы, но вся фирма в целом. И поэтому программироваться, настраиваться и отлаживаться она должна во всех своих частях.

А, как мы видим, при всем огромном техническом прогрессе, когда компьютеры не только далеко обошли в сложных математических вычислениях и в скорости реакции, но даже и выигрывают в шахматы у чемпионов мира, ни один суперкомпьютер не оказался способным конкурировать с человеком в творчестве и в решении парадоксальных задач. Ни один компьютер пока не может дать точный ответ на вопрос: уйдет ли Светлана из пятой квартиры от мужа? А вот ее соседка тетя Клава не только даст правильный ответ, но и точно скажет, к кому и когда вернется.

Что же, если мы не можем научить машину не только мыслить, но, тем более, мыслить творчески, то есть смысл поработать в ином направлении: в направлении интеграции машинной точности и быстродействия и человеческой непредсказуемости и «творчесткости».

Первые попытки этого имеются, кстати, уже и сейчас. В сентябре 2000 г. Compaq запустила новое лозунговое обращение к истинным человеческим ценностям: «Вдохновляющие технологии: приглашаем в новую эру информации». Новый девиз компании - Inspiration Technology - в фирменных проспектах на русском языке звучал еще более интригующе, как «Технологии вдохновения от Compaq». Идеологи Compaq считали, что компания больше не должна ограничивать себя технологиями вычислений. Главная цель - раскрыть творческий потенциал пользователей, предоставить им повседневные инструменты вдохновения в работе с разнообразной информацией и ресурсами Интернета.

Естественно, что слияние человека и машины начнется с простого: с полной и повсеместной компьютеризации. Уже в ближайшее время в развитых странах дома среднего класса и элиты будут оборудованы компьютерными системами управления домашними устройствами, а к середине века сложно будет представить и лачугу в Бразилии без хотя бы простенькой компьютерно-бытовой системы, которая управляется с помощью голоса и жестов, и без электронной книги, хранящей в своей памяти миллионы литературных произведений.

Но подобное сотрудничество станет не только внешним и поверхностным, но и внутренним: появление и распространение техники вживления вычислительных управляемых устройств с прямым доступом к нейронам к 2030 году - вполне реальная вещь [12].

В 2050 году может наступить царство так называемых наноустройств («интеллектуальной пыли»), что приведет к размытию грани между кибер- и реальным пространством (и так уже неустойчивой - спасибо «Матрице» и он-лайн играм), а, следовательно, к еще бульшему слиянию человека и «компьютера».

Думается, что тогда система «информатика» + «вычислительная техника» потеряет свой смысл, переродившись в более сложное (в том числе и структурно) образование: «информатика» + «вычислительная техника» + «человек». Не просто пользователь, нажимающий нужные клавиши. Во второй половине XXI века, человек с компьютером будет входить в контакт не только с помощью пальцев рук (клавиатура, мышка), а гораздо более всеобъемлющим образом. Про голосовую связь мы уже говорили, это дело ближайшего будущего. И даже то, что человек может управлять компьютером только с помощью движения зрачков, - это тоже успешно разрабатываемое сейчас направление. Дело более отдаленного будущего - научиться управлять техникой с помощью внутренних, психологических движений: силой мысли (мышление-то, как известно, имеет электрическую форму), эмоциональными проявлениями (такой вот «правнук» детектора лжи, способный отследить мельчайшие изменения эмоций человека) и так далее.

Но здесь мы снова входим в область фантазий. Симбиоз человека и компьютера на молекулярном уровне - тут есть от чего замереть духу. И пожелать себе жить долго, чтобы увидеть такие чудеса.

Но есть еще один вариант развития информатики и вычислительной техники. Он заключается в том, что человечество найдет себе новую, еще более интересную игрушку и со всей страстью ученого, инженера и бизнесмена бросится к ней. И компьютеризация прекратит развиваться по «экспоненте в квадрате», эволюционируя гораздо более спокойно и солидно, как, к примеру, это сейчас происходит с автомобильной техникой или появлением новых строительных материалов.

Пример такого «остановленного» развития - предыдущая «игрушка» - физика. После лавинообразного развития первой половины ХХ века, после открытия необыкновенных тайн микромира и нахождения совершенно источников энергии, во второй половине века, к сожалению, эта наука сдала свои позиции лидера цивилизации. Пальму первенства неожиданно перехватили информатика и вычислительная техника, очень возможно, кстати, чтобы через некоторое время передать ее - но кому? На этот вопрос сложно ответить.

И в этом случае облик информатики и вычислительной техники далекого будущего будет зависеть от того, на каком этапе их развития ее лишат лидирующего положения. После этого в этой области будут появляться новые разработки и новые достижения, но все это будет гораздо более спокойно и банально. И, не исключено, что нанотехнологии и слияние реального и кибернетического миров постигнет та же судьба, что и у управляемого термоядерного синтеза и искусственного интеллекта, чье воплощение все переносится и переносится с ближайшего будущего на более отдаленного.

Заключение

Список использованной литературы

1. Богатырев Р.В. На заре компьютеров. // Мир ПК. 2004. - №4

2. Зуев К.А. Компьютер и общество. - Москва.: Издательство политической литературы, 1990

3. Прохоров А.М. Большая советская энциклопедия. - Москва.: Издательство «Советская энциклопедия», 1971

4. Фигурная В.С. Из истории компьютеров. // Мир ПК. 2005. - №1

5. Шафрин Ю. Основы компьютерной технологии учебное пособие для 7-11 классов по курсу «Информатика и вычислительная техника». - Москва.: ABF, 1996

6. Айламазян А.К., Стась Е.В. Информатика и теория развития. - М.: Наука, 1989. - 174 с.

7. Арнольд В.И. Теория катастроф. - М., Наука, 1990.

8. В 2055 году роботы оставят людей без работы // Эл. публикация http://www.membrana.ru/articles/technic/2003/08/07/204900.html

9. Громов Г.Р. От гиперкниги к гипермозгу: информационные технологии эпохи Интернета. Эссе, диалоги, очерки. - М., 1986.