2

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

Высшая школа управления

Системы современных технологий

РЕФЕРАТ

на тему: Персональный компьютер - это не роскошь, а эффективное средство совершенствования творческих способностей и интеллекта человека

Выполнил(а):

Студентка МО-04

__________________ О.В.Бугарь

Принял:

Доцент, к.т.н.

______________________ А.Д.Гудков

Братск - 2004

Содержание

Введение………………………………………………………………………..3

1. Компьютер - это не роскошь………………………………………………5

1.1 Помощь в учебном процессе……………………………………………..5

1.2 Перевод текстов………………………………………………..…………6

1.3 ПК для людей с ограниченными возможностями………………..…….7

1.4 Информатизация архивного дела………………………………………..8

2. Персональный компьютер - это эффективное средство совершенствования творческих и интеллектуальных способностей человека………………………………………………………………..………..9

2.1 Компьютеры и творчество………………………………………………….9

2.1.1 Компьютеры для литературного творчества……………………..….10

2.1.2 Использование компьютеров для изобразительного творчества……10

2.1.3 Компьютеры и музыка………………………………………………….11

3. Персональный компьютер - средство совершенствования интеллекта человека и его развития………………………………………………………12

3.1 Развитие интеллекта человека с помощью ПК……………..…………..12

3.2 Совершенствование искусственного интеллекта……………..………..13

3.2.1 Создание роботов………………………………………………………13

3.2.2 Системы компьютерной графики……………………………………..14

3.2.3 Компьютерные игры……………………………………………………16

3.2.4 Управление экспериментом……………………………………………17

3.2.5 Медицинские системы интенсивной терапии………………………...18

3.2.6 ПК в управлении производственной деятельностью………………...19

Выводы. ………………………………………………………………………..23

Список использованной литературы………………………………………….24

Введение

В современном мире роль информатики, средств обработки, передачи, накопления информации неизмеримо возросла. Средства информатики и вычислительной техники сейчас во многом определяют научно-технический потенциал страны, уровень развития её народного хозяйства, образ жизни и деятельности человека.

Для целенаправленного использования информации её необходимо собирать, преобразовывать, передавать, накапливать и систематизировать. Все эти процессы, связанные с определенными операциями над информацией, называют информационными процессами.

Получение и преобразование информации является необходимым условием жизнедеятельности любого организма. Даже простейшие одноклеточные организмы постоянно воспринимают и используют информацию, например, о температуре и химическом составе среды с помощью органов чувств, кроме того, обмениваются ею между собой.

Человек воспринимает информацию с помощью органов чувств, а для обмена информацией между людьми имеются языки (русский, английский, китайский и другие). Роль языка для человека исключительно велика. Без него и без обмена информацией между людьми было бы невозможно возникновение и развитие общества.

Информационные процессы характерны для живой природы, человека, общества. Человечеством созданы технические устройства - автоматы, работа которых связана с процессами получения, передачи и хранения информации. Например, система сигнализации, принципом действия которой является включение звукового сигнала, настраиваемого человеком, при прерывании замкнутой цепи.

Деятельность человека, связанную с процессами получения, преобразования, накопления и передачи информации, называют информационной деятельностью.

В результате научно-технического прогресса человечество создавало все новые средства и способы сбора, хранения, передачи информации. Но важнейшее в информационных процессах - обработка, целенаправленное преобразование информации, осуществлялось до недавнего времени исключительно человеком.

Вместе с тем, постоянное совершенствование техники, производства привело к резкому возрастанию объёма информации, с которой приходится оперировать человеку в процессе его профессиональной деятельности.

Развитие науки, образования обусловило быстрый рост объёма информации, знаний человека. Если в начале прошлого века общая сумма человеческих знаний удваивалась примерно каждые пятьдесят лет, то в последующие годы - каждые пять лет.

Выходом из сложившейся ситуации стало создание компьютеров, которые во много раз ускорили и автоматизировали процесс обработки информации.

Первая вычислительная машина была создана в США в 1946 году. Главным предназначением этой машины было проведение расчетов для создания новых систем оружия. Одним из первых практических заданий, выполняемых этим компьютером, был расчет системы уравнений, описывающих ядерную реакцию. Поэтому сначала компьютеры считались одним из видов научного оборудования с весьма ограниченными возможностями практического использования. Он представлял собой электронное устройство, способное с очень большой скоростью выполнять основные вычислительные и логические операции.

Бурные процессы развития электроники и вычислительной техники позволили довести скорость выполнения элементарных арифметических и логических действий до многих миллионов в секунду, а сами компьютеры до размеров обычного портфеля. Более того, наукой было выяснено, что многие интеллектуальные действия человека могут быть представлены в виде достаточно больших и сложных совокупностей элементарных логических и арифметических операций.

В настоящее время компьютеры используются для обработки не только числовой, но и других видов информации. Благодаря этому информатика и вычислительная техника прочно вошли в жизнь современного человека, широко применяются в производстве, проектно-конструкторских работах, бизнесе и многих других отраслях.

Компьютеры в производстве используются на всех этапах: от конструирования деталей изделия, его дизайна до сборки и продажи. Система автоматизированного проектирования (САПР) позволяет создавать чертежи, сразу получая общий вид объекта, управлять станками по изготовлению деталей. Гибкая производственная система (ГПС) позволяет быстро реагировать на изменения рыночной ситуации, оперативно расширять или сворачивать производство изделия или заменить его другим. Легкость перевода конвейера на выпуск новой продукции дает возможность производить множество различных моделей изделия. Компьютеры позволяют обрабатывать информацию от различных датчиков, в том числе от автоматизированной охраны, от датчиков температуры для регулирования расхода энергии на отопление, от банкоматов, регистрирующих расход денег клиентами, от системы томографа, позволяющей «увидеть» внутреннее строение органов человека и правильно поставить диагноз.

Для компьютеризации характерны не только исключительно быстрые темпы развития, но и теснейшая связь буквально со всеми видами человеческой деятельности. Компьютер позволяет по компьютерной почте связаться с любой точкой земного шара, присоединиться к фондам крупных библиотек, не выходя из дома, использовать мощные информационные системы - энциклопедии, изучать новые науки и приобретать различные навыки с помощью обучающих программ и тренажеров. Модельеру он помогает разрабатывать выкройки, издателю - компоновать текст и иллюстрации, художнику - создавать новые картины, композитору - музыку. Дорогостоящий эксперимент может быть полностью просчитан на компьютере.

Разработка способов и методов представления информации, технологии решения задач с использованием компьютеров, стала важным аспектом деятельности людей многих профессий.

1. Компьютер - это не роскошь

1.1 Помощь в учебном процессе

Широкие возможности компьютеров по обработке информации делают

их, в принципе, пригодными для разнообразного использования в области образования. Они могут облегчить преподавание и изучение материала на всех уровнях - от дошкольников, овладевающих алфавитом, до врачей, изучающих новые методы диагностики. Компьютеры пригодны для использования в таких областях, как языковедение и математика, история и естественные науки, профессиональная подготовка, музыка и изобразительное искусство, а также чтение и письмо. Компьютеры открывают новые пути в развитии навыков мышления и умения решать проблемы, представляющие новые возможности для активного обучения. С помощью компьютеров можно сделать проведение уроков, контрольных работ, а также ведение учета успеваемости более эффективными. Это разгружает учителей и позволяет им уделять больше времени индивидуальным занятиям. Компьютеры могут сделать многие уроки значительно интереснее и убедительнее, а огромный поток информации - легко доступным. Компьютеры можно запрограммировать так, чтобы они создавали различные изображения, воспроизводили музыку, выполняли расчеты, служили пишущими машинками, разбирались в классном журнале, преобразовывали написанный текст в речь, замеряли время реакции обучаемого, управляли магнитофонами и проигрывателями видеодисков и, вообще, создавали обстановку для творческого и веселого обучения.

Возможности использования компьютеров для обучения безграничны. Их общедоступность могла бы привести к фундаментальным изменениям в школьной программе, к более полному решению задач образования, к новым средствам обучения неполноценных людей, к расширению возможностей самообразования и домашнего обучения.

В дополнение к их потенциальным возможностям как средств обучения компьютеры сами должны стать важным объектом изучения. Понимание их возможностей и ограничений необходимо каждому человеку.

Компьютер - это инструмент, который от всех инструментов отличается тем, что он перерабатывает информацию и может быть запрограммирован на выполнение множества работ. Но также как и другие инструменты, он способен служить хорошим и плохим целям. Компьютер может быть использован для создания оригинальных рассказов, музыкальных произведений, картин, для изучения сложных взаимосвязей в области естественных наук или для бездумных, в большинстве своем, игр.

1.2 Перевод текстов

В настоящее время в связи с быстрым развитием Интернета как средства обмена большими объёмами текстовой информации, а также в связи с необходимостью все оперативнее обрабатывать эту информацию особенно остро стоит вопрос о языке. Конечно, значительная часть информации подается на английском - общепринятом языке межнационального общения. Но и на других языках мира содержится очень большая и важная информация. Поэтому чрезвычайную значимость и ценность приобретает возможность межъязыковой коммуникации.

Сегодня на рынке имеется много изделий, относящихся к различным разделам языковой инженерии, занимающейся созданием инструментария, который поможет пользователям, во-первых, понимать получаемую информацию, а во-вторых, поставлять свои документы на максимально большом количестве языков. Это, например, программы проверки орфографии и грамматики, программы автоматического перевода, системы диктовки, пакеты информационного поиска.

Автоматический перевод часто вызывает нарекания по поводу «глупостей», которые пишет программа, как то: перевод имен собственных, неправильная структура предложения, отсутствие связи существительного с прилагательным и т.д. Нарекания вполне закономерные, но при этом не учитывается, что автоматизированный перевод несет в себе ряд явных преимуществ, надо только умело ими воспользоваться. К числу неоспоримых преимуществ относятся быстрота и сравнительная, относительно ручного перевода, дешевизна обработки текста. Но машина не может, в отличие от профессионального переводчика-человека, предоставить высокохудожественный текст или хотя бы просто связный текст. Риск возникновения ошибок повышается в случае узкоспециализированного перевода, когда требуется не просто высококлассный переводчик, но и хороший специалист в конкретной области, будь то теоретическая экономика. Математическое моделирование или что-либо другое. На самом деле автоматизированным переводчиком надо пользоваться, как словарями-подсказками, то есть для создания чернового варианта текста, подлежащего в дальнейшем корректированию пользователем - специалистом в данной области.

Поиск в Интернете (система PROMT). Вам достаточно сформировать запрос на родном языке, а система переведет его на указанный язык и отправит на один из самых популярных поисковых серверов. Три уровня формирования запросов - «Простой», «Сложный», «Профессиональный» - помогут вам быстро создать запрос практически любой сложности, даже если вы никогда не делали этого раньше.

При переводе конкретного текста имеет смысл подключать несколько наиболее подходящих словарей, выбирая приоритет каждого из них; например, для экономиста, исследующего сегмент строительного рынка, это может выглядеть примерно так:

· коммерческий

· юридический

· строительство

1.2 ПК для людей с ограниченными возможностями

Дефекты зрения, слуха, речи ограничивают многим людям возможность общаться, учиться, работать - вести полноценный образ жизни. ПК, дополненные специальными устройствами и имеющие соответствующие программы, могут снизить влияние этих дефектов. Для неполноценных людей ПК обеспечивает хорошую замену утраченным способностям; позволяют более эффективно проводить специальное обучение; открывают доступ к информации, недоступной для них другими способами; представляют новые возможности для получения образования, работы, общения с людьми и проведения досуга.

Слепые люди могут использовать ПК с программами и устройствами, позволяющими воспроизводить речь. При помощи синтезатора речи ПК произносит любые слова, возникающие на экране. Это открывает доступ слепым людям к использованию большинства возможностей компьютера. В дополнение к этому устройства и программы распознания образов в сочетании со специальными устройствами вывода позволяют ПК преобразовывать текст в осязательную форму, шрифт Брайля или речь. Благодаря таким системам слепые могут сами читать любую книгу, журнал или газету, не прибегая к посторонней помощи.

Люди с дефектами речи могут также пользоваться синтезированной компьютерной речью. Вводя с клавиатуры в ПК сообщения, которые требуется произнести, немой человек может общаться по телефону с человеком, который не способен читать. Кроме того, компьютеризированные системы передачи сообщений являются средством быстрой связи на больших расстояниях, особенно ценных для людей с повреждениями речи или слуха, для которых невозможно использование обычных телефонов.

Компьютеры в значительной степени помогают также людям с ограниченной способностью двигаться. Информационные системы обеспечивают людям, не имеющим возможности пойти в библиотеку, доступ к большим банкам информации. Управляемые ПК манипуляторы (руки робота) можно запрограммировать так, чтобы они выполняли движения по заданным программам и чувствовали, когда соприкасаются с объектами. Это позволяет людям с нарушенной двигательной способностью манипулировать объектами для выполнения таких действий, как еда, перелистывание страниц в книгах и смена дисков в дисководе компьютера.

Многие люди, хотя и не потеряли подвижности кисте или рук, не могут работать на стандартной клавиатуре компьютера. Специальные клавиатуры с большими сенсорными панелями предоставляют в распоряжение этих людей все возможности ПК. А люди, не способные вообще работать с клавиатурой, могут голосом управлять ПК при помощи устройства распознавания речи. Для людей, имеющих серьёзные нарушения голоса и двигательных функций, разработаны специальные устройства ввода, позволяющие использовать ПК для общения и других целей.

ПК также приносят пользу в обучении людей, имеющих физические недостатки. Способность ПК проводить занятия, адаптируя уровень сложности, число повторений и скорость подачи материала обучающемуся может оказаться особенно важно для многих людей-инвалидов. Например, ПК можно запрограммировать на «бесконечное терпение» при работе с учениками, которые из-за своей неполноценности отвечают очень медленно или требуют многочисленных повторений. Кроме того, ПК применяются в специальных тренировках, помогающих людям компенсировать свои дефекты. Например, при помощи компьютера со специальным анализатором звуков глухие люди учатся произносить слова, сравнивая выводимые на экран образы слов, произносимых человеком, с образами, соответствующими правильному произношению. Такая обратная связь помогает глухим людям скомпенсировать неспособность слышать произносимые ими звуки и сравнивать их с правильным произношением.

Вообще, развитие техники в большой степени влияет на наше представление о том, что же считать физическим недостатком. Например, многие люди, которые плохо видят и слышат, могут нормально работать только благодаря очкам и слуховым аппаратам, компенсирующим недостатки их органов чувств. По мере того как компьютеризированные системы для неполноценных людей будут развиваться, и становиться широкодоступными, другие физические недостатки, весьма серьёзные сейчас, могут быть отнесены к незначительным неудобствам, а не к серьезным недостаткам.

1.3 Информатизация архивного дела

Информатизация архивного дела имеет главной своей целью развитие рациональной системы формирования, обеспечения сохранности, всестороннего использования Архивного фонда России и защиту его информационных ресурсов.

Среди основных задач ГАС Российской Федерации важнейшей является обеспечение права граждан на информацию, предоставление им широкого доступа к информационным ресурсам, находящимся в государственных архивах и центрах хранения документации (ЦХД). В настоящее время их использование затруднено как из-за удаленности многих архивов, так и вследствие недостаточно высокого уровня научного описания архивных материалов и их тематической разработки. Создание информационно-поисковых баз данных (БД), электронных копий архивных документов с возможностью удаленного доступа через телекоммуникационные сети и системы позволяет расширить доступ к архивной информации.

Внутриархивные БД учетного характера повышают точность сведений и оперативность информирования об объемах и состоянии архивных документов, служат основой создания автоматизированных фондовых каталогов, различных указателей, списков учреждений-источников комплектования и т.п., в том числе межархивного и общеотраслевого уровня.

Создание комплекса БД по материально-техническому, кадровому и финансовому состоянию федеральных архивов и использование экспертных систем дает возможность повысить обоснованность и эффективность управления и планирования, контроля реализации принимаемых решений.

Создание автоматизированного научно-справочного аппарата, баз данных, содержащих электронные копии документов, развитие телекоммуникационных систем улучшает обеспечение пользователей архивной информацией, позволяет более оперативно решать вопросы информационного обмена между архивными учреждениями, способствует укреплению взаимодействия архивных учреждений с федеральными и региональными органами государственной власти.

Внедрение и активное использование автоматизированных архивных технологий должны сделать труд архивиста продуктивным и содержательным, избавив его от выполнения многих рутинных операций. Применение современных информационных технологий позволяет увеличить перечень платных услуг, повысить их эффективность.

Использование общероссийских и международных стандартов при автоматизации открывает российским архивам дорогу для интеграции в складывающееся общероссийское информационное пространство, для интенсификации международного сотрудничества.

2. Персональный компьютер - это эффективное средство совершенствования творческих и интеллектуальных способностей человека

2.1 Компьютеры и творчество

Компьютеры с соответствующим программным обеспечение являются мощным инструментом для творчества, т.е. создания новых по замыслу культурных или материальных ценностей в литературе, живописи, музыке. Программы обработки текстов делают их написание и редактирование менее утомительными, предоставляя возможность писать больше и лучше. Программы построения графических изображений способствуют созданию картин, мультипликации и специальных анимационных эффектов. Программы сочинения музыки открывают новые возможности для её изучения, причем даже для тех, кто не умеет играть на музыкальных инструментах.

2.1.1 Компьютеры для литературного творчества

Для литературного творчества требуются два вида деятельности: умственный процесс сочинения фраз, выражающих мысль, и физический процесс записи слов на бумаге. Компьютеризированная система обработки текстов упрощает процесс настолько, что писатель теперь не отвлекается от умственной работы на такие действия, как печатание, стирание, вырезание и склеивание.

Используя систему обработки текстов, можно просто и быстро набирать текст, исправлять опечатки, вводить, удалять и заменять отдельные буквы, слова и предложения, находить и заменять слова и фразы, вносить другие изменения. В любое время можно напечатать копию. Компьютер, следуя указаниям человека, установит поля и интервалы, разместит в центре заголовок, подчеркнет ключевые слова, напечатает номера страниц и т.д.

Программа обработки текстов может быть объединена с программой проверки орфографии, которая автоматически проверяет, соответствует ли написание слова в тексте слову в словаре компьютера. Программа обработки текстов может работать вместе с информационной системой или системой связи, что позволяет, например, передавать сообщения, подготовленные с помощью системы обработки текстов, непосредственно в другой компьютер без распечатки на бумаге.

Применение компьютеров для обработки текстов очень популярно в деловой сфере; все шире они используются для этого в школе и быту. Для персональных компьютеров разработано много программ обработки текстов. Они различаются командами, простотой использования и наличием дополнительных функций. Наиболее совершенные программы поднимают возможности персональных компьютеров до уровня систем обработки текстов, использующихся во многих учреждениях. Для детей и подростков, пользующихся программами обработки текстов эпизодически, разработаны упрощенные варианты этих программ.

2.1.2 Использование компьютеров для изобразительного творчества

Сфера машинной графики - построение изображений и манипулирование ими при помощи компьютера - важна для многих приложений. Созданные компьютером изображения и мультипликации широко используются в кинофильмах теле шоу, рекламе и видеоиграх. Так как машинная графика не ограничена физическими законами, возможны любые зрительные эффекты: объекты на экране могут менять цвета, возникать и исчезать, превращаться в другие объекты, двигаться с невообразимой скоростью и совершать другие невероятные действия.

Компьютерная графика используется при конструировании объектов всех видов - от зданий и самолетов до одежды и игрушек. Конструкция может быть изображена на экране компьютера, проверена, изменена и подвергнута испытаниям, моделируемым на компьютере.

Другим применением машинных графических средств является построение графиков и диаграмм для финансовых отчетов, результатов обследований, в системе голосования и т.д.

Графика играет важную роль в программах для обучения, ведь использование наглядных изображений способствует лучшему усвоению материала по геометрии, географии, физике. Более сложные программы, которые обеспечивают графические изображения, близкие к реальности, используются, например, для тренировки пилотов совершать посадку в различных аэропортах.

Компьютеры также являются новым средством художественного творчества. Точно также как программы обработки текстов помогают в создании и редактировании литературных произведений, графические программы стимулируют желание рисовать картины и вносить в них изменения. Эти программы позволяют создавать и модифицировать изображения на экране компьютера, менять его размер, форму, цвет и ориентацию, объединять с другими изображениями и даже оживлять.

2.1.3 Компьютеры и музыка

Музыкальные и звуковые эффекты, воспроизводимые компьютерами, шагнули далеко вперед в своем развитии по сравнению со звуками, напоминающими звуки отскакивающего шарика при игре в настольный теннис, который для многих людей были первыми «компьютерными» звуками, услышанными ими. Кроме воспроизведения звуков, сопровождающих видеоигры, компьютеры используются в создании музыкальных и звуковых эффектов для кино, дисков и в концертной деятельности. Компьютер не только имитирует звучание любого инструмента, но и производит совершенно новые звуки. Он может менять высоту, тембр и темп музыки, а также по-другому манипулировать звуками. Эти возможности делают компьютер мощным инструментом для творчества, как композиторов, так и исполнителей.

Кроме собственных возможностей по созданию звуков компьютеры могут управлять подключенными к ним специальными музыкальными инструментами. В совокупности с соответствующим программным обеспечением эти инструменты позволяют компьютерам воспроизводить любые музыкальные звуки, а также специальные звуковые эффекты. С помощью программы редактирования музыки можно сочинять музыку или вводить в компьютер ранее созданные произведения. Работа этих программ аналогична работе программ обработки текстов, но вместо букв они имеют дело с нотами. Ноты можно ввести либо с клавиатуры, либо с помощью специального устройства ввода. ПК выводит каждую ноту на экран и воспроизводит ее звучание. Можно вставлять, удалять ноты, менять их порядок, дать ПК команду проиграть их, запомнить ноты на диске, а в некоторых системах - распечатать партитуру. Поэтому программы редактирования музыки являются эффективным инструментом, с помощью которого можно сочинять музыку и изучать различные нотные комбинации, темпы и т.д. Все это может быть сделано без музыкальных инструментов и позволяет приобщать к музыке людей, которые не обучались игре на музыкальных инструментах.

3. Персональный компьютер - средство совершенствования интеллекта человека и его развития

3.1 Развитие интеллекта человека с помощью ПК

Ум, также как и тело, можно развивать тренировкой. Это можно осуществить с помощью «веселых упражнений для ума». Эти упражнения включают сочинение сказок, построение моделей, игры, требующие размышлений, например, шахматы, решение кроссвордов, числовых, логических и графических головоломок.

Многие из этих упражнений реализованы на базе компьютеров. Это игры-соревнования, головоломки, вымышленные мифы, которые должны исследовать игроки, а также средства, позволяющие детям создавать свои собственные игры, головоломки, рисунки и истории. Эти программы развивают память, зрительное восприятие, логическое мышление, способности сосредоточиться, творческие способности, позволяющие упражняться в математике и правописании.

Компьютерные игры обеспечивают большую гибкость, чем настольные игрушки, книги. Настольные игры, головоломки, приключения могут быть созданы с помощью программ в любое время, когда они понадобятся. Программы позволяют менять сложность материала, требуемую скорость реакции, наличие подсказок, или оказывают иную помощь играющим. Хорошо разработанные программы автоматически подстраивают эти факторы к каждому игроку. Поэтому начинающим не приходится преодолевать чрезмерные трудности, а опытные не скучают. Во многих играх ПК может взять на себя роль противника и задать его уровень таким, чтобы игра не теряла привлекательности для каждого играющего.

Достоинством таких программ для умственных упражнений является использование способности ПК овладевать вниманием детей и помогать им учиться. Ученики заинтересованы своим фактором общения с ПК и тем, что ПК отзывается на их действия. Многие программы поддерживают интерес детей, возбуждая их фантазию с помощью занимательных картинок, мультипликации и звуковых эффектов. Еще большую привлекательность придает синтезатор речи. ПК делают игры и головоломки более приятными, автоматически выполняя такую работу, как ведение счета, учет времени реакции играющего, контроль соблюдения правил игры.

Играя с ПК, ребенок может учиться писать, считать, играть шахматы. Разработаны программы, которые способны обучать на основе диалога. Все родители знают, как трудно заставить детей написать письмо кому-нибудь из близких. На помощь приходит ПК. ПК может написать план письма, задавая вопросы или предлагая закончить начатое предложение. Программа, заложенная в ПК, позволяет сначала придумать текст, а затем и напечатать его. Число подобных обучающих программ с игровыми элементами растет необычайно быстро. Новое поколение компьютерных игр раскрепощает мышление, позволяет переместиться в любой мир, каким бы сказочным он ни был.

Таким образом, дети, да и взрослые могут развивать не только свои творческие способности, но и умственные, то есть интеллектуальные, при помощи весьма важного в этом процессе инструмента - ПК.

3.2 Совершенствование искусственного интеллекта

3.2.1 Создание роботов

Количество роботов во всех мире растет. Расширяются области их применения. Ведь существует много сотен различных роботов, используемых в самых различных областях народного хозяйствования - от глубин океана и шахт до космоса. И для многих из этих областей разработаны и существуют свои роботы, предназначенные именно для этих целей. Но в каждом роботе, независимо от того, где он работает, и что он будет делать: собирать часовые механизмы или передвигать многотонные детали шагающих экскаваторов, - есть общие черты.

Структурные схемы для роботов одного поколения общие. Робот первого поколения - манипулятор, делающий несколько простых движений, работающий по жесткой программе «от упора до упора». Для изменения выполняемых операций нужно переналадить программу работы. Таких роботов и называют роботами с программным управлением. Управление ими обычно осуществляется от программатора или контролера.

Робот второго поколения - это уже адаптивная система. Он сам приспосабливается к условиям производственной работы. Если эти условия меняются, то автоматически изменяются и действия робота, который снабжен «органами чувств». Управление роботами осуществляется от ЭВМ, чаще всего от микропроцессора. Манипуляторы роботов второго поколения могут выполнять сложные движения по быстро перестраиваемым или адаптивным программам.

Некоторые из роботов этого поколения способны обучаться: оператор, например опытный сварщик, управляя манипулятором, выполняет работу. Его действия запоминаются в устройствах памяти системы управления роботом, который далее уже сам выполняет эти действия автоматически.

Роботы третьего поколения значительно «умнее» своих предшественников. Это уже роботы «интеллектуального типа», так как способны мыслить, имеют развитую систему органов чувств - систему очувствления.

Для управления ими используют системы ЭВМ, состоящие из многих, иногда даже десятков и сотен микропроцессоров, связи между которыми имеются в зависимости от программы. В устройство памяти таких роботов закладывается модель внешнего мира. При работе он сам вносит в память изменения подобно человеку, изменяющему в процессе жизни свои представления о внешнем мире. Если адаптивные роботы второго поколения умеют лишь приспосабливаться к изменению среды, то интеллектуальные роботы сами перестраиваются, стремясь лучше выполнять поставленную задачу.

Робот выполняет многократно повторяющиеся операции, утомительные для человека. Поэтому, устанавливая робота на такие рабочие места, получают не только экономическую, но и социальную выгоду: освобождают человека от монотонного труда. Очень важно и то, что робот не ошибается, что иногда свойственно человеку при выполнении даже несложных однообразных операций. В результате повышается качество продукции.

Экономия получается и за счет того, что помещение, где работает робот, можно освещать слабее и отапливать не так, как помещение, где работает человек. Роботам безразлично, в какую смену работать, а для людей работа во вторую и третью смены утомительна.

Сейчас основным направлением в применении роботов на современном предприятии стало создание на их основе гибких автоматизированных производств (ГАП) или гибких производственных систем (ГПС). Новые технологии управления производственными процессами позволяют программировать промышленное оборудование, благодаря чему оно и становится гибким, способным выполнять различные задачи.

Но особенно робот незаменим в тех местах, где характер работы может сказаться на здоровье человека. Например, использование роботов на подземных работах, в шахтах или на подводных работах. И, конечно, совершенно необходимы роботы в космосе и на поверхностях других планет. По существу, луноход - это самый настоящий робот, предназначенный для работы на поверхности Луны.

3.2.2 Системы компьютерной графики

С массовым появлением полупроводниковой памяти стали получать широкое распространение графические дисплеи и соответственно программное обеспечение, позволяющее работать с компьютерной графикой. Надо отметить, что возможности компьютерной графики находятся в большой зависимости от аппаратной части, и поскольку последняя стремительно совершенствуется, то возникает необходимость и в быстром развитии ее программного обеспечения.

Компьютерная графика подразделяется на монохроматическую и цветную. В современных ПК преобладает использование цветной графики, так как она значительно расширяет изобразительные возможности и повышает дружественность интерфейса. Монохроматическая графика, воспроизводимая черно-белыми, зелеными и янтарными дисплеями, используются либо в очень простых системах, либо в специализированных, таких, как САПР. Далее машинная графика подразделяется на двухмерную и трехмерную. Преобладает двухмерная графика, трехмерная используется там, где без нее нельзя обойтись. Здесь, прежде всего можно привести системы автоматизированного проектирования, в которых в процессе их реализации требуется визуализация объемных объектов. Трехмерная графика требует значительных ресурсов.

Машинная графика широко используется в самых различных приложениях - в обработке деловой информации при построении графиков, чертежей, схем, в компьютерных играх с целью создания мультипликационных картин, в обучающих системах как средство демонстрации сложных процессов и явлений, в САПР как средство создания компьютерных картин.

Что касается машинной графики в деловых приложениях, то на рынке имеется множество таких пакетов, удовлетворяющих широкому кругу пользователей, начиная от детей и кончая профессиональными художниками. Область деловых предложений находится как бы в центре этого круга и очень быстро развивается, так как визуализация данных оказывается весьма эффективным средством представления больших объемов информации, при сравнении и т.д.

Наборы пакетов машинной графики позволяют отображать все основные деловые диаграммы, использовать множество шрифтов. Существуют системы, предназначенные для построения графических изображений на базе географических карт, это весьма удобно для изучения экономики регионов, социально-демографических процессов, экологических явлений и т.д.

Существуют такие пакеты, предназначенные для секретарей, менеджеров, научных работников - словом, для тех, кому приходится иметь дело с графическими объектами в повседневной жизни. Помимо графических изображений, используемых в деловых приложениях, и в обширной библиотеке пиктограмм, в системе предусмотрен ряд возможностей, которые полезны для проектирования многих сложных систем. Изображения можно вывести на принтеры, графопостроители и видеомагнитофоны. Все эти возможности позволяют существенно автоматизировать труд инженера, секретаря, менеджера и тем самым повысить его производительность, возложив большую часть рутинной работы на компьютер.

Компьютерная графика активно вторгается не только в деловую жизнь, но и в те сферы, которые издавна почитались исключительно творческими. Уже давно к машинной графике обращаются при создании мультфильмов и кинокартин как средство комбинированной съемки. Современные ПК обладают возможностями моделировать даже трехмерную графику, в которой изображаемые картины оказываются реалистичнее за счет того, что на экране монитора моделируются блики отраженного света, тени объектов.

Важным направлением использования графики высокого и сверхвысокого разрешения стала компьютерная живопись. Теперь ПК - это новое средство живописи и для достижения большего реализма возникает необходимость усовершенствовать, как и сами ПК в плане повышения их технических возможностей, так и необходимое для этого программное обеспечение. Таким образом, происходит взаимосвязанный процесс: ПК - это средство для расширения многих возможностей человека, а, в свою очередь, появляющиеся возможности человека являются причиной развития ПК.

3.2.3 Компьютерные игры

Широкое использование ПК в сфере досуга и развлечений явно прослеживается в наше время. Это объясняется как техническими, так и технологическими причинами. ПК бытового предназначения, будучи массовым относительно недорогим устройством, является в то же время универсальной машиной, позволяющей воспроизводить на одной и той же аппаратуре программы различных игр. Электронные игры обладают большой притягательной силой, особенно для детей.

Несмотря на огромную популярность, компьютерные игры имеют уже ярых противников. Люди выражают серьезные опасения, что игры, в которых космические пришельцы уничтожаются ракетами, развивают у детей агрессивные задатки. Ведь технические возможности многих компьютеров позволяют добиться высокой степени иллюзии реальности происходящего. Многие дети, а также многие взрослые испытывают такое пристрастие к этим играм, что впору говорить о «компьютерной наркомании». Вот почему важно противопоставить различного рода «космическим пришельцам» действительно умные игры, развивающие творческое воображение и интеллектуальные способности.

Компьютерных игр существует великое множество, и, наверное, любой их список был бы неполным, ибо новые появляются каждый день. Справедливости ради нужно отметить, что не все игры агрессивны, как «космические пришельцы». Диапазон из чрезвычайно широк, начиная от самых простых. Например, игра в крестики и нолики, и кончая такими высокоинтеллектуальными, как шахматы и программы, моделирующие деятельность управления государством. Такие игры привлекают многих людей, особенно взрослых, и каждый может попробовать свои стратегии управления и ощутить себя правителем государства. Большой интерес, как детей, так и взрослых привлекают сказки, наиболее совершенные из которых активно используют технику мультипликации. На некоторое время можно перенестись в волшебную страну, населенную злыми волшебниками, добрыми феями, сказочными существами.

С помощью программы экран монитора легко превратить в спортивную арену, где можно сразиться в футбол, в корт, на котором можно сыграть с другом партию в теннис. А захотите, можете сделать своим партнером компьютер. С компьютером можно сыграть и в домино, и в шахматы, и в популярную японскую игру «Го». Сего помощью можно посидеть за штурвалом самолета, моделируя программными средствами влияние ветра, облачность, воздушные ямы и т.д. Словом, с помощью компьютера можно воспроизвести любые игры, любые модели миров.

Компьютерные игры позволяют улучшить реакцию человека, координацию движения рук, стимулирует развитие пространственного воображения и математических навыков. Без сомнения, игры занимают одно из самых важных мест среди возможных применений ПК.

3.2.4 Управление экспериментом

Еще древние знали, что существует три способа получения информации: мнение компетентных людей, интуиция и эксперимент. Самыми почтенными и уважаемыми были два первых способа. Первый был источником осмысленного человеческого опыта, а второй - тоже опыта, но неосмысленного, подсознательного, интуитивного, но, тем не менее, очень важного. И только последний способ был узаконен в науке лишь со времени Галилея - лет триста тому назад. В эксперименте воссоздается ситуация, которую естественным образом наблюдать или трудно или вообще нельзя. Эксперимент позволяет выделить изучаемое явление из массы других, взаимодействующих с ним, и получить необходимую информацию. Эта информация собирается системой датчиков, показания которых представляют собой сигнал определенного вида. Эти сигналы несут искомую информацию о явлении, ради изучения которого ставится эксперимент.

А так как эксперимент всегда связан с определенными затратами (материальными, энергетическими, временными и т.д.), то экспериментатор, желая «выжать» из эксперимента все, что можно «навешивает» на экспериментальную установку столько датчиков, сколько можно. При этом в процессе эксперимента появляется огромное количество информации в виде показаний приборов-датчиков.

Показания обычно записываются на какой-то носитель с тем, чтобы после эксперимента разобраться в записях и сделать какой-то вывод относительно наблюдаемого в проведенном эксперименте явления.

Следует отметить, что совершенствование техники сбора информации привело к тому, что поток этой информации стал настолько большим, что разобраться в нем с каждым годом становится все труднее.

Сама по себе информация ничего не дает, если человек не овладеет ею, то есть не сумеет ее использовать для каких-то конкретных целей. Такой целью при изучении всякого явления является ее познание, то есть создание модели этого явления. Информацию надо обрабатывать, на что часто уходит намного больше времени и труда, чем на сам эксперимент. Да и результат будет получен с большой задержкой, что может его значительно обесценить.

Так возникла проблема обработки экспериментальной информации во время ее поступления, то есть в реальном масштабе времени. Для этого нужно использовать вычислительную систему, которая бы справлялась с потоком информации и была бы достаточно надежной в работе, так как ее сбой приведет к потере информации, которую восстановить уже не удастся. Обычная ЭВМ с этой работой не справляется.

Это одна из сторон проблемы современного экспериментирования. Другая проблема связана с методологической спецификой эксперимента. Дело в том, что очень часто ценность экспериментальной информации определяется ее неожиданностью. И чем более неожиданно для экспериментатора поведение экспериментальной установки, тем более ценную информацию получает он во время эксперимента.

В результате складывается противоречивая ситуация: экспериментатор ставит эксперимент, ориентируясь на получение каких-то определенных результатов, а ценными для него оказываются неожиданные результаты. Если бы экспериментатор ждал эту неожиданность, то эксперимент можно было поставить по-другому. Но и тогда бы ценность этого результата не была большой.

В этом и заключается парадоксальность всякого эксперимента. Для преодоления этого парадокса нужно иметь возможность управлять экспериментом в зависимости от получаемых результатов. А это значит, что нужно либо управлять измерительными приборами, либо планом хода этого эксперимента. Так возникает необходимость использования компьютера для управления в процессе экспериментирования. Он обеспечивает не только обработку эксперимента, что само по себе немаловажно, но и позволит изменить этот эксперимент в том направлении, которое нужно экспериментатору.

Эту возможность предоставляют вычислительные системы реального времени. Такая система, фиксируя результаты эксперимента и обрабатывая их необходимым образом, изменяет параметры экспериментальной установки так, чтобы получить именно тот эффект, который запрограммировал экспериментатор.

Вот, например, робототехника является одной из новых и весьма перспективных областей, где вычислительные системы реального времени используются для управления экспериментом. Робот, находящийся в новой обстановке должен прежде всего освоиться в ней. Для этого он должен сделать ряд экспериментов, с помощью которых он узнает о новой среде все необходимое. Для осуществления таких экспериментов необходимо иметь совершенную вычислительную систему реального времени, которая по сути дела, и образует мозг этого робота. Ее эффективность определяет интеллектуальность робота.

3.2.5 Медицинские системы интенсивной терапии

Здесь речь идет об использовании компьютера в процессах лечения больных, находящихся в тяжелом состоянии. Сложность ситуации заключается в том, что такое состояние может длиться достаточно долго, что затрудняет организацию постоянного врачебного наблюдения. Это и заставляет создавать так называемые мониторные системы, предназначенные для непрерывного слежения за состоянием больного и выдачи сигналов тревоги, когда состояние больного становится опасным. Монитор подключается к больному с помощью датчиков, измеряющих характеристики и параметры его состояния. Эти характеристики непрерывно вводятся в специальный прибор, называемый монитором, которому задаются критические параметры. Задача монитора проста - сравнивать параметры больного с критическими и вызывать врача при выходе хотя бы одного из этих параметров за критический порог.

Такими мониторами снабжены все палаты интенсивной терапии. Но лечение здесь осуществляет врач, вызванный мониторной системой, которая выступает лишь в роли «недремлющего ока», что само по себе не мало важно. Переработка информации, осуществляемая монитором, крайне скудна: это лишь сравнение параметров больного с установленными порогами. Для этого не нужно применять компьютер, и его не применяют.

Но возникают такие ситуации, когда необходимо еще и быстро вводить лекарство, так как малейшее промедление грозит тяжелыми или даже фатальными последствиями. Именно поэтому недавно появились совсем иные системы, называемые системами интенсивной терапии, где лечение возлагается непосредственно на компьютер. Для этого к больному подключают специальные аппараты терапевтического воздействия (введение лекарств), которые управляются компьютером. Теперь ПК, будучи информирован монитором о состоянии больного, может принимать самостоятельные решения в тех случаях, когда ясно, что нужно делать. Именно эти ситуации записываются в память ПК. Как только он распознает одну из таких ситуаций, то дальнейшее поведение системы - что, и в каком количестве следует вводить в организм человека - предписано программой, хранящейся в той же памяти компьютера. Остается отдать соответствующие команды исполнительным механизмам, которые, например, введут предписанную дозу нужных лекарств в кровь больного.

Если же состояние больного выходит за рамки нормального и это состояние не числится в штатных среди аварийных, то компьютер вызывает врача. Хорошо видно, как удобны такого рода мониторы с ПК. Они делают все, относительно чего есть строгие медицинские предписания и, тем самым, разгружают персонал больницы. Более того, эти системы выполняют значительно быстрее и точнее, чем это может сделать самая расторопная медсестра.

3.2.6 ПК в управлении производственной деятельностью

Применение компьютеров для целей управления началось достаточно давно и, можно сказать, завоевало себе устойчивую позицию. Интересно отметить, что появление ПК не изменило представлений об автоматизированных процессах управления, а расширило область потенциально автоматизируемых функций и процессов. Традиционно области управления делятся на административное и технологическое управление.

Еще в середине 70-х годов было принято автоматизировать функции сбора и первичной обработки данных для административного управления. Фактически автоматизации подлежал установившийся документооборот. Были автоматизированы регламентированные массовые рутинные операции, обычно возлагаемые на младший управленческий персонал. Функции же среднего и старшего персонала, наиболее ответственные и требующие специальных знаний, остались вне автоматизации. Видимо, это связано с тем, что реализация функций принятия решений требует более гибкого и мощного программного обеспечения и более жестких временных ограничений. Появление ПК с ее дружественным интерфейсом и достаточно мощными ресурсами, полностью принадлежащими пользователю, в значительной степени, как показывает практика, меняет ситуацию.

К области административного управления относится не только принятие решений. Значительное место в ней занимает конторская деятельность, связанная с формированием новых документов, справок, отчетов по текущему и предлагаемому состояниям объектов управления. Автоматизация этой деятельности привела к появлению концепции электронного офиса, в котором обработка, передача, хранение и поиск данных осуществляется на основе компьютерной техники. Концепция электронного офиса оказалась чрезвычайно плодовитой, так как она позволяет сократить управленческий персонал, улучшить коммуникацию между подразделениями учреждения, повысить оперативность управления.

Поскольку основу деловой деятельности управленческих кадров среднего уровня составляет обработка, хранение и выдача документов, существенными компонентами электронного офиса стали такие программные системы, как текстовые редакторы, интегрированные пакеты, электронные таблицы, СУБД, системы машинной графики. Учрежденческая деятельность отличается большим разнообразием, поэтому разнообразно и программное обеспечение. Кроме названных в практике электронного офиса используются средства, осуществляющие контроль и координацию деятельности учреждения. С их помощью вся управленческая деятельность представляется как совокупность процессов, характеризующихся особенностями выполняемой работы, сроком ее выполнения и исполнителями. При этом рассматривается не только деятельность каждого отдельного сотрудника, но и его информационные и субординационные связи с другими сотрудниками. В соответствии со сформированной схемой по мере наступления заданных сроков автоматически создаются необходимые задания для непосредственных исполнителей.

Не менее важным компонентом административного управления является контроль исполнения приказов и распоряжений.

В деятельности учреждений большое значение имеет не только формирование документов, но и внутриорганизационное распределение потоков данных, обеспечиваемое средствами передачи данных. Развитие систем автоматизации учрежденческого труда привело к появлению различных средств электронной связи, таких, как электронная почта, телеконференции и видеотекст. Под электронной почтой понимается передача и распределение информационных сообщений с помощью электронных средств связи. Системы телеконференций представляют собой технические средства, соединенные линиями связи и предназначенные для одновременного обмена информации внутри группы людей. Видеотекст основан на использовании ПК для получения отображения текста и графических данных на экране монитора, обеспечивает обмен информации. Все это способствует быстрому обмену информации и повышению эффективности работы.