Развитие новых информационно-коммуникационных технологий как база становления информационного общества

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Современная технология связи и информационная технология -- одни из самых важных глобальных технологий, оказывающих влияние на все человечество. Фактически они играют роль движущей силы в превращении индустриального общества в постиндустриальное общество информации и науки. Их важность можно сравнить со значением появления много столетий назад печатных книг. Современный размах был гораздо более быстрым -- полное внедрение технологий связи и информации произошло не за сотню лет, а всего за десять.

ГЛАВА 1. ИНФОРМАЦИОННЫЕ И КОММУНИКАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Современная технология связи и информационная технология -- одни из самых важных глобальных технологий, оказывающих влияние на все человечество. Фактически они играют роль движущей силы в превращении индустриального общества в постиндустриальное общество информации и науки. Их важность можно сравнить со значением появления много столетий назад печатных книг. Современный размах был гораздо более быстрым -- полное внедрение технологий связи и информации произошло не за сотню лет, а всего за десять. Только в течение последних десяти лет персональные компьютеры стали использовать на всех уровнях и во всех средах: дома, в школах, магазинах, на производстве, в медицине и т.д.

Ярким примером нового пути использования информационных технологий и коммуникационных систем является создание Интернета с World Wide Web. Новый феноменальный рывок прогрессу обеспечило появление в последние несколько лет мобильных телефонов и высокоскоростных (широкополосных) волоконных сетей. Естественно ожидать, что этот рывок не последний. Электронная революция действительно до неузнаваемости изменила мир.

Трудно выделить самые значительные открытия и изобретения, так же как и имена изобретателей и первооткрывателей в области, которая за столь малое время изменила общество и мировую экономику и в которую были вложены такие крупные инвестиции. Часто технический прогресс состоит из маленьких последовательных шажков, которые охраняются как коммерческие тайны. Существует достаточно общее мнение, что эволюция за последние несколько десятилетий началась с развития некоторых разделов микроэлектроники. А это, в свою очередь, стало возможным благодаря развитию многих областей знания, в большинстве своем связанных с физикой. Увеличение чистоты полупроводниковых материалов, новые виды транзисторов с надежной работоспособностью на высоких частотах и при низком уровне шумов, объединение нескольких компонентов на одном чипе, полупроводниковые лазеры, новые носители информации с более высокой плотностью записи -- все это только малая часть областей, которые охватывает и объединяет микроэлектроника.

Ужесточение требований к работоспособности электронных компонентов неумолимо приводит к усилению требований к качеству полупроводниковых материалов. Например, их чистота должна быть такой, чтобы доля неконтролируемых примесей не превышала одной миллиардной, а концентрация структурных дефектов была чрезвычайно низкой. Отдельные слои в многослойном композите должны хорошо подходить друг к другу по параметрам кристаллической структуры, а зазор между слоями не должен превышать атомарные размеры. Кроме того, очень тонкие диэлектрические пленки должны быть сплошными и способными выдерживать высокие электрические поля и т.п.

Произошедшая около полувека назад замена электронной лампы на полупроводниковый транзистор и развитие полупроводниковой технологии потребовали развертывания исследований в области физики твердого тела и материаловедения. Их важнейшим результатом явилось научно обоснованное представление о кремнии как о самом перспективном материале для транзисторов, впервые продемонстрированное в 1954 году. Оказалось к тому же, что природный оксид кремния является высококачественным диэлектриком. Сейчас граница раздела кремний -- двуокись кремния, возможно, наиболее хорошо изученная граница раздела двух материалов.

Однако это было не так до революционного изобретения интегральной схемы (ИС), ставшего эпохальным в электронике и определяющего ее развитие в течение сорока лет. Интегральная схема позволила соединить большое количество активных (транзисторов и пр.) и пассивных (сопротивлений, конденсаторов и пр.) элементов с помощью металлических перемычек в единый чип.

Первые интегральные схемы были недоработанными с точки зрения современных стандартов. Но по мере развития инструментальных средств, особенно литографии, позволившей достичь высокого уровня миниатюризации, количество компонентов в одной интегральной схеме -- чипе стало быстро возрастать.

В начале 1960-х годов, вскоре после изобретения интегральных схем, Гордон Мур, один из пионеров Силиконовой Долины, сформулировал эмпирический закон, постулирующий, что важнейшая характеристика ИС, определяемая количеством элементов на ней, удваивается каждые 18--24 месяца при неизменной цене чипа (рис. 2). Удивительно, но этот закон остается в силе и сегодня, спустя сорок лет! И эта характеристика по-прежнему удваивается! Тем не менее, как хорошо известно из многочисленных примеров, такое удвоение не может происходить бесконечно долго. Этот факт заставил физиков начать поиск других типов микроэлектронных компонентов.

Около десяти лет спустя после изобретения ИС в интегральной схеме стало возможно соединить достаточное количество элементов, чтобы собрать целый процессор на отдельном чипе. Микропроцессор был разработан и создан в начале 1970-х годов. Это новое устройство стало рабочей лошадкой в некоторых областях применения и сделало возможным развитие персональных компьютеров. Так же как паровой двигатель был главной машиной промышленной революции, персональный компьютер стал машиной научно-информационной революции.

Затем компьютеры были соединены вместе в информационные сети, позволяющие осуществлять взаимодействие между ними. Это повлекло за собой слияние двух важнейших технологий: компьютерной и телекоммуникационной. С усилением требований к

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

скорости обработки данных и передачи информации стало важным не только количество элементов на чипе, но и их быстродействие. Только частично новые запросы могли быть удовлетворены уменьшением размеров компонентов и снижением их энергопотребления. В итоге пришлось обратиться к другим материалам и полупроводниковым структурам.

По мере прогресса в создании и обработке информации появилась соответствующая потребность и в ее хранении в системах памяти и блоках запоминающих устройств. В быстрой оперативной памяти RAM (память произвольного доступа) в компьютере используются транзисторы, причем положения "включено" и "выключено" использованы для представления бинарных знаков 0 и 1. Для хранения большого объема информации преобладающими носителями являются вращающиеся диски. Оптические CD-диски используются только в считывающих устройствах (ROM). Быстро растущая потребность в хранении сверхбольшого количества данных обусловила разработку технологии хранения крупнейших массивов информации, которая также пережила этап лавинообразного развития и снижения цен на носители.

Присуждение Нобелевской премии в области физики 2000 года за "фундаментальные исследования в области информационных и коммуникационных технологий" является признанием за этими технологиями основной роли в переходе от индустриального общества к обществу, базирующемуся на информации и научных знаниях. Два важных изобретения на стыке физики и техники повлекли за собой такое развитие и обусловили эволюцию информационных и коммуникационных технологий:

*гетероструктуры в применении к высокочастотной электронике и оптоэлектронике,

*интегральные схемы.

обычно состоит из двух или более слоев с различной шириной запрещенной зоны. Контакт таких слоев, как правило различающихся химическим составов, представляет собой гетеропереход. Помимо ширины запрещенной зоны на границе раздела полупроводников изменяются подвижность носителей заряда, их эффективная масса и другие характеристики. В резком гетеропереходе изменение свойств происходит на расстоянии, сравнимом или меньшем, чем ширина области объемного заряда. В зависимости от легирования обеих сторон гетероперехода можно создать p--n-, n--n- или p--p-гетеропереходы. Образование гетеропереходов, требующее стыковки кристаллических решеток, возможно лишь при совпадении типа, ориентации и периода кристаллической решетки сращиваемых материалов. Кроме того, граница раздела по возможности должна быть свободна от структурных и других дефектов (дислокаций, точечных дефектов), а также от механических напряжений.

Наиболее широко применяются монокристаллические гетеропереходы между полупроводниками типа A^IHB^V и их твердыми растворами на основе арсенидов, фосфидов и антимонидов Ga и Al. Благодаря близости ковалентных радиусов Ga и Al изменение химического состава происходит без изменения периода решетки. В зависимости от назначения гетероструктуры энергия запрещенной зоны различных полупроводников регулируется или замещением элементов (Ga на In или Al, As на P, Sb или N), или изменением состава полупроводникового сплава.

Резкие границы между различными полупроводниковыми слоями формируются несколькими методами, такими, как молекулярная пучковая эпитаксия (МПЭ) и металлоорганическое химическое вакуумное осаждение. В этих методах слои выращиваются эпитаксиально (атомный слой за атомным слоем) на подложке с подходящей постоянной решетки. Исследуя гетероструктуры, Ж.И. Алферов еще в конце 1960-х годов выделил их следующие наиболее важные преимущества: суперинжекцию носителей; оптическое ограничение, или волноводный эффект; электронное ограничение, или локализацию неравновесных носителей заряда в узкозонной части гетероструктуры, ограниченной более широкозонными полупроводниками.

Гетероструктуры оказали значительное влияние на развитие некоторых областей науки. Они являются ключевым компонентом в высокочастотных транзисторах, полупроводниковых лазерах, светоизлучающих диодах, фотоэлементах, оптронах и т.д.

Так, в биполярных транзисторах на гетеропереходах база выполнена из полупроводника с меньшей шириной запрещенной зоны. Это приводит, в частности, к снижению энергетического барьера для электронов и как следствие -- к сильному увеличению электронного тока. Если при этом дырочный ток не изменяется, то может возникнуть избыточное усиление по току. Это создает выгодную ситуацию: можно уменьшить усиление путем более сильного легирования базы и сделать ее тоньше, что, в свою очередь, позволяет уменьшить ее сопротивление и величину RC-постоянной, то есть тем самым увеличить быстродействие транзистора.

Использование в гетероструктурах сложных полупроводников открыло возможности комбинирования микроэлектронной, оптоэлектронной и микроволновых технологий. Примером может служить созданная на одном чипе система, состоящая из фотоприемника с высоким быстродействием, соединенного с фотонным детектором на гетероструктуре и высокоскоростной электроникой.

В 1964 году Нобелевской премии по физике были удостоены Н.Г. Басов, А.М. Прохоров и Ч. Таунс за фундаментальные исследования в области квантовой электроники, приведшие к созданию лазеров и мазеров -- генераторов (и усилителей) нового типа, основанных на усилении индуцированного излучения. После создания первых твердотельных лазеров Т. Майманом на кристалле рубина в 1960 году и Р. Холлом (1962) на полупроводнике твердотельная квантовая электроника получила исключительное развитие, однако не все исходные идеи привели к успешным практическим разработкам. Так, эффективность инжекционных полупроводниковых лазеров с p--и-переходом осталась невелика, поскольку для их работы требуется достаточно большой отпирающий ток. Вследствие этого получить непрерывное излучение таких лазеров при комнатной температуре не удалось. Однако непрерывный режим работы при комнатной температуре вполне достижим для лазеров на гетероструктурах (или гетеро-лазерах), которые к настоящему времени стали среди полупроводниковых лазеров доминирующими. Гетеро-лазеры широко используются в лазерных принтерах, CD-плеерах и системах высокоскоростной волоконной связи. Созданные на основе гетероструктур свето-излучающие диоды также выпускаются в больших количествах и успешно служат, например, в качестве тормозных огней, в сигнальных устройствах на трассах и во всех типах дисплеев. Фотодетекторы и солнечные элементы, в частности для энергообеспечения спутников, также являются примерами устройств, использующих гетероструктуры.

Преимущества гетеролазеров перед инжекцион-ными связаны со специфическими свойствами гетеро-структур. В инжекционном лазере с p--и-переходом в прозрачном полупроводнике генерируемое излучение проникает далеко за пределы активного слоя, в области с высоким коэффициентом поглощения. Толщина активного слоя меньше размера области рекомбинации инжектированных неравновесных носителей заряда (рис. 3, а). Это определяет большие потери энергии, высокую пороговую плотность тока и низкий к.п.д. таких лазеров при высоких температурах. В гетеролазере вследствие оптического и электронного ограничений можно управлять областью локализации светового поля и неравновесных носителей. Наличие гетерострук-туры приводит к тому, что на некотором расстоянии от инжектирующего p--и-перехода создается потенциальный барьер за счет гетероперехода с более широкозонным полупроводником. Если скорость рекомбинации на гетерогранице мала, то носители отражаются от барьера и увеличивают при том же токе среднюю концентрацию неосновных носителей в области усиления. Тем

Рис. 3. Зонные диаграммы полупроводниковой структуры (1), концентрации электронов n и дырок p (2), амплитуда светового поля E и коэффициента усиления g (3): а - в лазере с p-n-переходом; б - в гетеролазере с двойной гетероструктурой (с двусторонним ограничением)

самым инверсная населенность в активном слое, возникающая при определенной концентрации инжектированных носителей, достигается при меньшем значении плотности тока. Скачок показателя преломления на границе одновременно приводит к ослаблению проникновения светового поля в поглощающую p-область. Уменьшение рекомбинационных и оптических потерь снижает ток, необходимый для возбуждения генерации.

Наилучшими параметрами обладает гетеролазер на основе трехслойной (двойной) гетероструктуры (ДГС) с активным слоем из узкозонного полупроводника, заключенного между двумя широкозонными полупроводниками (рис. 3, б). Двустороннее оптическое и электронное ограничение приводит к совпадению областей инверсной населенности и локализации светового поля, что позволяет осуществить лазерную генерацию при малом токе накачки.

Неравновесные носители можно локализовать гораздо сильнее, чем световое поле. В частности, в ДГС-лазерах толщину d узкозонного активного слоя (см. рис. 3, б) удается довести до размеров длины волны де Бройля электронов с кинетической энергией, близкой к высоте потенциального барьера на границах (d - 6--8 нм). Ширина активного слоя такого гетеролазера порядка длины волны генерируемого излучения и независимо регулируется изменением показателя преломления n среды. Поэтому гетеролазер можно рассматривать как планарный оптический волновод со встроенным в него активным усиливающим слоем. Волновод образуется вследствие изменения величины n в плоскости, перпендикулярной гетеропереходу, а локализация электронно-дырочной плазмы в слое заданной толщины обеспечена потенциальными барьерами на границе этого слоя с более широкозонным диэлектриком. Это наглядное описание гетеролазера можно найти в первом томе "Физической энциклопедии" 1988 года издания, в статье Ж.И. Алферова и Е.Л. Портного. Зеркалами гетеролазера обычно служат грани кристалла (рис. 4), однако можно использовать и внешние оптические резонаторы, действие которых в этом устройстве основано на распределенном отражении света на оптической дифракционной решетке с периодом, кратным целому числу полуволн излучения в кристалле.

Принцип действия ДГС-лазера был предложен в 1963 году Г. Кремером и опубликован в журнале "Proc. IEEE" (1963. Vol. 51. P. 1782), а также независимо Ж.И. Алферовым и Р.Ф. Казариновым в заявке на изобретение от 30 марта 1963 года (А. с. СССР № 181737, Бюл. изобретений. 1975. № 14. С. 147).

Несколько исследовательских групп внесли существенный вклад в научные основы и практическую реализацию гетеролазеров, начиная от исходной идеи в 1963 году вплоть до появления первых непрерывных лазеров в 1970 году. Пионерские систематические исследования Ж.И. Алферова и его коллег привели к созданию в конце 1968 года в Физико-техническом институте им. А.Ф. Иоффе АН СССР первого импульсного ДГС-лазера на гетероструктуре GaAs--AlAs, а в мае 1970 года непрерывного лазера, работающего при комнатной температуре.

Параллельно и независимо велась работа по изучению гетероструктур в промышленных лабораториях Bell Labs, IBM и RCA в США. Исследовались решеточ-но совместимые структуры, зонные диаграммы, лазеры на одном гетеропереходе, импульсное и непрерывное излучение ДГС-лазеров. Группа М. Паниша из Bell Labs выиграла американскую гонку, опубликовав свой доклад о гетеролазере непрерывного действия при комнатной температуре в июне 1970 года.

Последующее внедрение полупроводниковых лазеров в производство и их массовый выпуск возглавлялись американской промышленностью. Несколько исследовательских групп, и в первую очередь группа Н. Холоньяка, участвовали в важных разработках лазеров с квантовыми ямами. Гетероструктуры широко используются в лазерах на вертикально связанных массивах квантовых точек. Квантовые каскадные лазеры были созданы в 1994 году Ф. Капассо и А. Чо с сотрудниками. Истинное мастерство и технические идеи С. Накамуры

информационный коммуникационный технология

позволили решить проблемы создания синих светоизлучающих диодов (1994 год) и лазеров (1996 год) на GaN-структурах (рис. 5), обладающих высокой интенсивностью и долговечностью.

Таким образом, к настоящему времени перекрыт практически весь спектр оптического излучения. Ежегодно производятся сотни миллионов лазеров с боковым выходом излучения и вертикально ориентированным резонатором. По количеству выпускаемых единиц пока лидируют лазеры для CD-плееров, в то время как потенциально наибольшую важность представляют лазеры для оптоволоконной связи.

Чрезвычайно важная область современной фундаментальной науки о твердом теле связана с возможностью сформировать двумерный электронный газ в гетероструктурах с квантовыми ямами и сверхрешетками. Прикладывая перпендикулярно двумерному электронному газу сильное магнитное поле, К. фон Клитцинг открыл квантовый эффект Холла (Нобелевская премия по физике 1985 года) на специальных образцах, предоставленных М. Пеппером и Г. Дордой. Используя аналогичные высокие поля, Р. Лафлин, Х. Штёрмер и Д. Тсуи (Нобелевская премия по физике 1998 года) открыли дробный квантовый эффект Холла на сверхчистых AlGaAs--GaAs-гетероструктурах, созданных А. Госсардом методом МПЭ. Обнаружение этих эффектов, определяемых только фундаментальными величинами и не зависящих от особенностей зонной структуры, подвижности и плотности носителей заряда в полупроводнике, показало, что гетероструктуры можно использовать и для моделирования некоторых фундаментальных физических явлений.

В дальнейшем стало возможным еще сильнее локализовать носители тока, заключив электрон в одномерной или даже нульмерной полупроводниковой структуре. Особенности проводимости в квантовых точках, локализованные состояния, туннелирование отдельных электронов и электронная структура в искусственных атомах и молекулах -- таков неполный перечень новых интересных эффектов в физике полупроводников, при изучении которых используются гетероструктуры.

Необходимо отметить, что инженерный подход к зонной структуре полупроводника (названный так Ка-пассо) и ее конструированию с использованием сверхрешеток (в том числе в системе с гетеропереходами) был разработан Л. Есаки (Нобелевская премия 1973 года) и его коллегами Р. Тсу и Л. Ченгом в начале 1970-х годов. Как известно, сверхрешетки (их период больше постоянной кристаллической решетки и создан в результате легирования или изменения состава исходного материала) приводят к появлению дополнительного периодического потенциала для электронов. Этот подход (как его назвал Лео Есаки, "man made crystal") позволяет расщепить параболические зоны в мини-зоны, разделенные малыми энергетическими зазорами и имеющие зону Бриллюэна, определяемую периодом сверхрешетки. Большой вклад в теорию таких систем со сверхрешетками внесли советские физики Р.Ф. Каза-ринов, Л.В. Келдыш и Р.Н. Сурис. Идеология "man made crystal" не только обеспечила создание искусственных кристаллов, но также в большой мере повлияла на научно-техническое развитие.

Изобретение транзистора в конце 1947 года принято считать отправной точкой современной полупроводниковой техники (Нобелевская премия по физике 1956 года присуждена В. Шокли, Дж. Бардину, У. Браттейну). Транзистор оказался гораздо меньшим по размерам, более надежным и потребляющим меньше энергии элементом, чем радиоэлектронная лампа, которая из-за этого постепенно утратила свое определяющее значение. Вызванная жизнью необходимость создания все более сложных систем, использовавших все больше радиоэлектронных ламп, привела к достижению предела на уровне порядка тысячи ламп. Паяное соединение отдельных транзисторов вместе на печатной плате смогло увеличить это количество до 10 000 штук.

Однако достаточно скоро стало ясно, что именно количество транзисторов в реальной системе является ограничивающим фактором для удовлетворения нужд развивающейся компьютерной индустрии. Уже в начале 1950-х годов появились идеи создания транзисторов, резисторов и конденсаторов в едином композиционном блоке на полупроводниковом основании, или интегральной схемы Первыми продемонстрировали практические возможности ИС два молодых инженера Джек С. Килби и Роберт Нойс, работавшие независимо друг от друга. Килби, однако, первым запатентовал это изобретение, и Р. Нойс узнал об этом, когда подавал соответствующие документы на патентование от своего имени.

Создание ИС относится больше к разряду новых технических решений, нежели физических открытий. Но, как бы то ни было, оно принесло с собой множество новых вопросов, требовавших чисто физического объяснения. Например, почему применяемые в ИС алюминий и золото имеют различную адгезию к кремнию. Или другой вопрос: каким способом сделать плотные слои толщиной всего в несколько атомных слоев?

Неудивительно, что разработка ИС повлекла за собой огромные инвестиции в исследования физики твердого тела. Это привело не только к развитию полупроводниковых технологий, но и к гигантскому скачку в приборостроении и инструментальной области. Естественно, что миниатюризация схем столкнулась и сталкивается поныне с множеством материально-физических ограничений и потребовала решения многих возникающих проблем.

После появления идеологии целесообразности и перспективности перехода к ИС потребовались 10 лет, чтобы созрела технология, дающая возможность изготовить различные элементы не просто из одного и того же основного материала, но и из его одного куска. Изобретение ИС стало одним из важнейших, которое сделало возможным небывалый расцвет современной информационной технологии.

Дж.С. Килби и Р. Нойса принято считать соизобретателями интегральной схемы. Нойс стал одним из основателей Силиконовой Долины. Он скончался в 1990 году, не дожив до полного триумфа своих идей. Килби продолжил карьеру изобретателя. Он, например, соизобретатель карманного калькулятора, который, как сначала считали, не будет иметь большого коммерческого успеха, поскольку уже существует логарифмическая линейка! Однако время показало исключительную полезность этого изобретения.

Хотя большинство принципиальных технических и технологических решений в полупроводниковой микроэлектронике, основанной на ИС, впервые реализовано на Западе, заметный вклад в эту область высокой технологии внесли советские ученые и инженеры. Так, уже в 1972 году в Ленинграде, в организации, руководимой известными специалистами Ф.Г. Старосом и И.В. Бергом (об истории их жизни пишет Д.А. Гранин в своем романе "Бегство в Россию"), был создан первый оригинальный советский карманный калькулятор на сверхбольших интегральных схемах (СБИС) и в дальнейшем организован его промышленный выпуск. По многим оценкам, отставание от передовых западных фирм в ту пору составило всего лишь 3--4 года. В частности, была разработана не имевшая аналогов лазерная технология ретуши фотошаблонов СБИС, позволившая заметно сократить технологический цикл их изготовления.

И сейчас, спустя 40 лет после старта, ИС находятся в стадии изучения и развития, которое еще далеко от завершения. Образно говоря, микроэлектроника продолжает развиваться в направлении, движущей силой которого остается интегральная схема. Сегодня производятся процессоры с миллионом транзисторов, и в то же время уже сейчас возможен промышленный выпуск RAM (память с произвольным доступом) с емкостью, соответствующей миллиарду бит на чип.

Продуктивность микроэлектроники (отношение производительности к цене) непрерывно растет: за последние 15 лет она стала в тысячу раз больше, чем продуктивность классических технологий. Подобное развитие ожидается и в обозримом будущем. Информационная и телекоммуникационная технологии продолжат изменять общество еще не одно десятилетие.

Глава 2. Развитие новых информационно-коммуникационных технологий как база становления информационного общества

Стремительное развитие и распространение новых информационно-коммуникационных технологий несет с собой кардинальные изменения в информационной сфере на глобальном уровне. Их революционное воздействие касается государственных структур и институтов гражданского общества, экономической и социальной сфер, науки и образования, культуры и образа жизни людей. Как подчеркивается в Окинавской Хартии глобального информационного общества (Окинавская Хартия глобального информационного общества // Дипломатический вестник, 2000, N 8, с. 51-56.), информационно-коммуникационные технологии становятся важным стимулом развития мировой экономики. Они являются одним из наиболее значимых факторов, обеспечивающих функционирование мировых рынков информации и знаний, капитала и труда.

В условиях глобализации и становления нового международного информационного порядка слова "кто владеет информацией - владеет миром", произнесенные почти четыре столетия назад известным английским философом Френсисом Бэконом, приобретают качественно новый смысл. Сегодня мы являемся не только пассивными свидетелями, но и зачастую активными участниками процесса формирования и развития рынка информации и знаний как факторов производства в дополнение к традиционным рынкам природных ресурсов. Можно с полной уверенностью говорить о том, что знание и информация становятся на сегодняшний день одним из стратегических ресурсов государства и общества, ресурсом социально-экономического, технологического и культурного развития. Масштабы использования этого ресурса стали сопоставимы с использованием традиционных ресурсов, а величина суммарных затрат на него уже имеет макроэкономическую значимость.

ХХI век по праву называют веком информации, информационной революции, основу которой составляет беспрецедентное по скорости и объему передачи информации развитие новых технологий. Вместе с тем не стоит забывать, что наблюдаемый информационно-технологический прорыв имеет объективные предпосылки. Многовековая эволюция средств массовой информации и коммуникации содержит немало поистине эпохальных событий, среди которых: изобретение телеграфа и ротационной типографической машины (1847 г.), телефона (1870 г.), радио (1895 г.), беспроволочного телеграфа (1922 г.), телевидения (1930 г.). В 1946 году в Сент-Луисе (США) создана радиотелефонная система, которую принято считать родоначальницей мобильной связи. Именно они подготовили почву для следующего сенсационного события: появление в 1986 году Интернета.

Буквально за несколько последних десятилетий сложилась следующая картина наличия в мире традиционных средств массовой информации: телевизоров сегодня - 2 млрд. единиц, радиоприемников - более 2 млрд., ежедневных газет - примерно 10 тыс. названий, ежегодно выпускается около 4 тыс. кинофильмов, а суммарный тираж книжной продукции составляет около 10 млрд. экз. Стремительно развивается международное радиовещание и телевидение: открытие Олимпийских игр в Сиднее смотрело одновременно во всем мире 3,6 млрд. людей. (Кашлев Ю.Б. Становление глобального информационного общества и место России // Информация. Дипломатия. Психология. Сборник материалов "круглого стола" и лекций преподавательской кафедры массовой коммуникации и связей с общественностью Дипломатической академии МИД России. М., 2002, с. 17.)

Одной из важнейших тенденций современного мира стала глобализация, наложившая свой отпечаток и в информационно-коммуникационной сфере. Информационные потоки выходят за рамки национальных и интегрируются в мировое информационное пространство, чему в значительной степени способствует совершенствование в ходе информационной революции коммуникационных систем и способов использования космического пространства для передачи информации. Так, основанная в 1980 году Т. Тернером компания CNN, задуманная как круглосуточный канал новостей в Соединенных Штатах, превратилась сегодня в неотъемлемую часть информационного пространства планеты. Всемирную известность CNN принесло использование, начиная с 1984 года, мобильной спутниковой технологии, позволяющей компании вести прямые трансляции непосредственно с места событий. Одновременно с этим руководство компании все большее внимание стало уделять расширению по всему миру сети корпунктов. Репортеры CNN, как правило, одними из первых оказывались на передовой, в самой гуще событий. Сегодня даже появился такой термин - "дипломатия CNN". Поскольку дипломаты в министерствах иностранных дел и в посольствах одновременно получают информацию о происходящих в мире событиях, последние могут сосредоточить свое внимание больше на анализе и прогнозировании их дальнейшего развития.

К числу поистине мировых информационных агентств (Рейтер, Франс Пресс, Ассошиэйтед Пресс, ИТАР-ТАСС) в скором времени можно будет отнести Юнайтед Пресс, ДПА, ЭФЭ, АНСА, Киодо Цусин. Успешная работа здесь также во все большей мере зависит от использования новейших средств коммуникации. Совершенствование компьютерных сетей и спутниковой связи позволяет достичь более высокого уровня оперативности, а значит, и конкурентоспособности. Несмотря на имеющиеся проблемы в печати продолжают создаваться "глобальные" газеты, которых пока, правда, не так много: "Wall Street Journal", "Financial Times", "USA Today", "International Herald Tribune".

Однако в полной мере говорить о перспективах становления информационного общества стали лишь в результате наметившегося прогресса в области новых информационных технологий, который на начальном этапе имел весьма размеренные темпы. В 1888 году У. Берроу создал первую счетную машину, способную складывать большие числа.( Гаков В. Компьютер на паровом ходу // Модус, 1999, N 2, с. 10-11.) Через два года Г. Холлрит построил машину, задание которой давалось на перфорированных карточках. В 1944 году Х. Эйкен из Гарвардского университета построил 4,5 тонный "автоматический вычислитель с последовательностью управления" под названием "МАРК 1", а вскоре ученые Пенсильванского университета Дж. Экерт и Дж. Мокли создали первый электронный компьютер ЭНИАК.( ENIAK - Electronic Numeral Integrator and Computer) В 1946 году Дж. Фон Нейман предложил для управления подобными машинами систему двоичного исчисления, а также разработал принцип введения в машину и хранения там не только данных, но и команд управления.

К числу основополагающих технологических нововведений, сделавших возможным переход к информационному обществу, следует отнести широкомасштабное использование полупроводников. Именно они дали жизнь компьютеру, который, в свою очередь, произвел революционные изменения не только в средствах обработки информации, но и в мире связи, взяв на себя функции обработки потоков информации. Так, в 1971 году появилась первая микросхема, а в 1981 году компания IBM создает персональный компьютер.

До 1960 года во всем мире, по оценке специалистов, использовалось не более 7 тысяч компьютеров. Исторический перелом наступил лишь в 1993 г., когда впервые объем производства персональных компьютеров превзошел объем производства легковых автомобилей и достиг 35,4 млн. единиц, а к 1995 году он уже приблизился к 60 млн.( Information Society: Challenges for Politics, Economy and Society. - http://www.bmwi-info2000.de/gip/ fakten/zvei_e/index.html ) Возможности, предоставленные "интеллектуальной" машиной, по достоинству были оценены. Сегодня в некоторых странах, например в США, персональных компьютеров производится и продается больше, чем телевизоров, и эта тенденция имеет свойство к распространению.

Следует, однако, учесть, что феноменальный рост производства средств вычислительной техники сам по себе не стал основным условием перехода к информационному обществу. Еще не так давно компьютеры работали в основном изолированно друг от друга. Локальные сети, системы управления базами данных и даже мультимедийные технологии использовались в основном как инструмент внутренней автоматизации отдельных компаний и фирм. Следующий этап информационной революции неразрывно связан с появлением глобальных компьютерных сетей, которые неизмеримо увеличили мощность и информационные возможности отдельных компьютеров.

Ситуация стала быстро меняться, начиная с 1995 года, в различных странах с различной быстротой и вариациями, но, в целом, в одном и том же направлении. Важнейшим катализатором этого процесса стало мировое признание международной компьютерной сети Интернет. Именно она смогла объединить миллионы людей и сотни стран, сократить географические расстояния и ликвидировать преграды для общения в различных областях науки, культуры и образования. Многократно испытанные преимущества Интернета практически во всем мире привели к постепенному переходу, несмотря на уже произведенные многомиллиардные вложения, от развития собственных корпоративных или ведомственных сетей к построению открытых стандартизованных систем и их интеграции в Интернет.

История сети уходит в начало 60-х годов нашего столетия. Тогда перед Министерством обороны США возникла нелегкая стратегическая задача, как управлять страной в случае возникновения ядерного конфликта с СССР. Другими словами, опасения состояли в возможном ударе по национальному коммуникационному центру США, который впоследствии был бы не в состоянии обеспечить связь военного руководства страны с Американскими стратегическими силами. Решение этой задачи было возложено на отдел департамента Министерства обороны США, известный под названием ARPA (Агентство исследовательских проектов особой трудности).( Кочетов А.Н. Влияние Интернета на развитие общества // Информационное общество, 1999, N 5, с. 43-46. ) По результатам исследовательских работ было принято решение создать децентрализованную сеть, состоящую из отдельных независимых сегментов. В основу ее информационного обмена была заложена оригинальная конструкция расщепления информационных данных на малые порции - "пакеты", которые достигали цели назначения различными путями. Для этого каждый "пакет" снабжался адресом, и в случае, если он по каким-то причинам не дошел до получателя или был искажен в процессе передачи, то передавался повторно. (Интернет для журналистов (http://www.press/ru). ) Так, в 1969 году появился АРПАНЕТ. Началом становления мировой компьютерной сети Интернет принято считать 1986 г., когда Национальный научный фонд создал научную компьютерную сеть и объединил ее с АРПАНЕТ. С тех пор ее популярность постоянно растет, а рост количества пользователей составляет, по некоторым оценкам, более 10 % в месяц. Из средства передачи электронных посланий Интернет превратился сегодня в место для встреч, полное людей и идей, стал киберпространством, миром коммуникаций, информации и развлечений, в котором не существует понятия "расстояние".

Появление Интернета и начавшаяся по всему миру либерализация рынка, следствием которой стало соответствующее снижение стоимости коммуникационных услуг, - два важных фактора, которые ускорили развитие информационной сферы, усилили ее социальный аспект. Снижение цен на компьютеры и связь сделали их доступными для широких масс, а не только для бизнеса и государственных учреждений, что, в свою очередь, оказало решающее воздействие на информационную индустрию, у которой появились миллионы новых потребителей и обширные рынки сбыта. Результаты исследования министерства торговли США показали, что радио понадобилось 30 лет, чтобы достичь аудитории в 50 млн. человек, телевидению - 13 лет, а Интернету - всего 4 года.( Министерство торговли США сообщает...// Мир Internet, 1998, N 6.)

Скорость развития Сети поразительна. В 1993 году в мире всего было около 70 тыс. ее пользователей, в 1999 году - около 200 млн., к концу 2001 года - 552, 51 млн., а в мае 2002 года это число достигло, по данным компании Nua Internet Surveys, уже 580,78 млн., что составляет 9,57 % от населения Земли. (http://www.nua.ie/surveys/how_many_online/world.html ) Ожидается, что к 2005 году число пользователей Интернета в мире возрастет до 1 млрд. Однако распределение пользователей по регионам мира весьма неравномерно: 32 % от общего числа пользователей приходится на Европу, 31,45 % - на Северную Америку (США и Канада), а, к примеру, на Латинскую Америку - лишь 5,7 %, не говоря уже о Ближнем Востоке, Африке.

Для имеющих доступ к новым информационно-коммуникационным технологиям открываются огромные возможности. Используя Сеть, вы можете, например, задать интересующий вас вопрос всему миру, быстро получить многочисленные ответы и высказать свою точку зрения, поучаствовать в виртуальных конференциях, найти друзей и коллег, узнать о чьих-то достижениях и поведать миру о своих собственных. Главное, пожалуй, заключается в том, что человек становится более свободным в выборе информации, что обусловлено обилием ее источников. Появляется реальная возможность самостоятельно формировать набор деловой и развлекательной информации, самому определять, что и когда слушать и смотреть.

Благодаря развитию информационно-коммуникационных технологий повышается индивидуализм в работе. Сотрудник может полноценно работать дома или другом месте, не только в офисе. Соответственно, возникают новые виды рабочих отношений, растет независимость сотрудников в формировании своего рабочего графика. Все большее число людей использует возможности дистанционного обучения, начинает активно реализовываться принцип постоянного повышения квалификации. Улучшение подготовки специалистов открывает компаниям и учреждениям новые горизонты в управлении персоналом, а, значит, и возможности роста производства. В свою очередь, для каждого сотрудника это означает более успешную и динамичную карьеру, что порождает большую мотивацию к труду.

Несколько слов о самом дистанционном обучении, которое на сегодняшний день является одним из наиболее активно развивающихся направлений в мировой образовательной системе. Его достоинства обусловлены значительным расширением возможностей и сервиса предоставляемых образовательных услуг обучающимся, использованием системы гибкого непрерывного образования, гибких графиков проведения занятий в синхронном и асинхронном режимах. Основной особенностью гибких режимов обучения является то, что они не так жестко регламентируют временные и пространственные рамки проведения занятий и общения между преподавателями и обучающимися. В большей мере преимущества дистанционного обучения проявляются в преподавании гуманитарных дисциплин, поскольку позволяют сочетать теорию и практику, использовать свежую информацию для иллюстрации теоретических положений и анализа складывающейся ситуации.( Дятлов С.А., Толстопятенко А.В. Интернет-технологии и дистанционное образование // Информа- ционное общество, 2000, N 5, с. 29-35. ) Большие перспективы дистанционного обучения связывают сегодня с интеграцией телекоммуникационных и Интернет-технологий, одним из видов которой являются электронные интерактивные видеоконференции.

Помимо возможностей получить хорошее образование и "заработать", современные Интернет-технологии предоставляют и обширные возможности для того, чтобы "потратить". Потенциальный покупатель, имеющий дома персональный компьютер, подключенный к сети Интернет, может сегодня, не выходя из дома, путешествовать по магазинам города, страны проживания, а также других стран мира. В ходе путешествия он может подробно ознакомиться с ассортиментом предлагаемой продукции, качеством и ценами на нее, произвести оплату по Интернету и даже осуществить покупку с доставкой продукции на дом. (Жданов В.С. Интернет-магазин // Информационное общество, 1999, N 5, с. 36-37. ) Этим же способом можно совершать разнообразные операции с недвижимостью, такие, как покупка, продажа, обмен, передача по наследству, сдача в наем и многое другое. Реализация какой-либо операции из вышеприведенного перечня традиционными средствами потребовала бы раньше значительно больше времени. Другая возможность, предоставляемая использованием современных информационно-коммуникационных технологий, - это улучшение системы здравоохранения путем распространения электронной информации профилактического характера, совместного использования лечебными учреждениями дорогостоящего компьютерного оборудования, применение методов т.н. телемедицины.

К примеру, в сентябре 2001 г. командой французских хирургов была успешно проведена трансатлантическая операция. Из Соединенных Штатов Америки врачи с помощью современных телекоммуникационных систем руководили роботом-манипулятором, делавшим операцию по пересадке желчного пузыря женщине, которая в этот момент находилась в Страсбурге. (Операция по телефону // Итоги, 25.09.2001 г. ) Сейчас трудно говорить, получит ли разработанная американцами эта уникальная методика проведения трансатлантических операций широкое распространение, но в исключительных случаях подобное "телефонное" вмешательство заокеанского профессионала может спасти жизнь пациента, находящегося за тысячи километров.

Другим активно развивающимся направлением в мире современных информационных технологий стала мобильная связь. Общемировое производство мобильных телефонов, согласно данным NMA (Nikkei Market Access), в 2002 году составило 386,4 млн. ед., что на 6,5 % больше, чем в предыдущем. Мобильные телефоны также неравномерно распределены по всему свету. В наиболее развитой части человечества, которая получила название "золотой миллиард", почти все ими обеспечены, в то время как 2 млрд. людей не прикасались даже к простым телефонным аппаратам.

В последнее время информационно-коммуникационные технологии переживают процесс ускоренного развития. Если раньше он протекал в направлении четко определенной специализации и дифференциации, то сегодня ситуация принципиально изменилась: главным условием, которому технологии должны соответствовать, является возможность их универсального использования. Это требование, в частности, нашло отражение в развитии мобильного Интернета как нового вида коммуникации, смартфонов, коммуникаторов как средств работы в этой среде. Достойным подтверждением этому может служить смартфон Palmi, созданный южнокорейскими компаниями SK Telecom и PalmPalm Technology. Он ориентирован на поддержку высокоскоростного многофункционального сервиса IMT-2000, поддерживаемого SK Telecom в сетях сотовой связи, передача данных на внешние устройства осуществляется по протоколу Bluetooth. Смартфон имеет возможность работать с мультимедиа-данными: анимированными изображениями, MP3-файлами, видео; позволяет играть в компьютерные игры как в локальной сети, так и в Интернете. Аппаратная часть базируется на процессоре с тактовой частотой 206 МГц, 4-дюймовом цветном дисплее, включает видеокамеру и голосовой кодек, а программное обеспечение помимо проигрывателя MP3 и web-браузера Opera содержит программы распознавания текста и голоса.( http://www.homepc.ru/offline/2002/70/17451/index.html ) По мнению специалистов, в будущем основные доходы производители мобильных телефонов, смартфонов и т.п. будут получать не от продажи самих устройств, а от сервисного обслуживания и разработки программного обеспечения для них.

Интенсивное развитие новых информационных и телекоммуникационных технологий придает принципиально новое качество трансграничному информационному обмену и становится движущей силой экономических, социальных изменений в мире. Оно уже оказывает значительное влияние на отношения как между отдельными лицами, так и странами на мировом уровне. Вместе с тем нельзя не отметить увеличение и без того значительного технологического разрыва между развитыми странами (США, Западная Европа, Япония) и остальным миром, что является главным тормозом на пути становления глобального информационного общества. Таким образом, благодаря информационной революции, развернувшейся на фоне процессов глобализации, можно говорить о том, что мир вступает в новую стадию своего развития (пусть это не само информационное общество, но хотя бы его преддверие), при этом, как и всегда, крайне неравномерно и противоречиво.

Модели развития информационного общества

Во многих странах мира в настоящее время идет процесс перехода к новой социально-экономической формации, глобальному информационному обществу, которое будет представлять собой совокупность национальных информационных инфраструктур. Прежде чем непосредственно перейти к рассмотрению этапов данного процесса, концепций и программ этих стран, направленных на ускорение развития их информационных инфраструктур и интеграции в мировое информационное пространство, следует обозначить основные модели информатизации, на фоне которых более заметными будут и страновые отличия. Как правило, критериями для этого служат макроэкономическая политика и концепция государства в контексте формирования информационного общества, специфика его законодательной системы, особенности национальной культуры и менталитета. Условно выделяют две основные модели развития информационного общества: западную и восточную. Причем в рамках западной модели следует отделить путь, выбранный Европой, от американского пути, а в рамках восточной особое место в этом плане занимает Китай (КНР).

Основной чертой макроэкономической политики стран Европейского союза служит поиск определенного баланса между полным контролем со стороны государства и законами рынка, другими словами, сочетание правительственных и рыночных сил с учетом того, что роль каждой из них может меняться в зависимости от сложившейся ситуации. Этот подход к роли государства в развитии информационного общества был выражен в резолюции ЕС 1993 года, где отмечалась необходимость достижения баланса между рыночной и социальной ориентациями. Свое отражение он нашел в отчете датского правительства "Информационное общество 2000", где подчеркивается, что "рынку нельзя позволить взять контроль над стратегией разработки инфомагистралей, однако, эта стратегия должна учитывать возможности рыночных сил". (Вершинская О.Н. Существующие модели построения информационного общества // Информационное общество, 1999, N 3, с. 53.). В то же время ЕС продолжает уделять сегодня большое внимание вопросам приватизации и либерализации рынка информационно-коммуникационных технологий. Для большинства европейских стран проблема приватизации уже решена, дискуссии в настоящий момент идут о политике либерализации телекоммуникаций, которая до сих пор остается одним из острых вопросов, обсуждаемых на международном уровне. Лидирующие позиции в процессе либерализации занимают Великобритания, Швеция, Финляндия, Нидерланды. Так, Великобритания начала свою национальную политику либерализации еще в середине 1980-х годов, либерализация телекоммуникационного сектора в скандинавских странах берет свое начало на рубеже 1980-1990-х гг. Значительный импульс этому процессу придало подписание в феврале 1997 года 69 странами, представляющими 90 % мирового рынка телекоммуникационных услуг, договора о его либерализации.

Другой, не менее актуальной проблемой, является вопрос, что следует развивать сначала: сети или услуги. В целом в Европе превалирует мнение, что в первую очередь необходимо развивать сферу услуг. К числу стран, имеющих противоположный взгляд на эту проблему, относятся Великобритания и Франция. В их планах развития информационного общества указывается, что именно строительство сетей является движущим фактором развития сферы услуг. Вместе с тем следует отметить, что практически всеми программами ставится целью развитие "универсального обслуживания". Причиной этому служит серьезная озабоченность стран Евросоюза, связанная с обострением проблемы неравенства в информационном обществе, когда большая часть населения может просто оказаться за его бортом.

Далеко не последнюю роль в разработке модели развития информационного общества и ее последующей реализации играют национальные культурные особенности. Зачастую именно они во многом определяют спрос в стране на те или иные информационные технологии. В результате каждая страна характеризуется своими особенностями использования Интернета и электронной почты, своими аудиториями для различных видов информационно-телекоммуникационных технологий. К примеру, на сегодняшний день очевидно, что отправка e-mail с телефона в Европе не прижилась. В отличие, скажем, от Японии, где у предоставляемого компанией NTT DoCoMo сервиса I-mode уже насчитывается почти 22,7 млн. пользователей, из которых большинство использует его именно для мобильной электронной почты. (http://www.homepc.ru/offline/2002/70/17451/index.html) В целом следует отметить тот факт, что европейские теле/радиопрограммы, а также видеорынок находятся сегодня под большим американским влиянием.

Американский путь формирования информационного общества определяется общей моделью социально-экономического развития, в которой функции государства сводятся к минимуму, а деятельность частных лиц - к максимуму. Главное в этом подходе - оставить все в руках частного сектора и сил рынка, полная либерализация рынка информационно-телекоммуникационных технологий. Большое внимание при этом уделяется развитию информационных супермагистралей, их социальной ориентации, а также проблеме универсального обслуживания. Именно ему отводится роль противовеса в том случае, когда политика либерализации направлена главным образом на улучшение качества услуг и снижение их цены для деловых кругов, а не для населения в целом. США солидарны с Великобританией в том, что в первую очередь необходимо построить информационные сети, на основе которых впоследствии развивать сферу услуг. А вот в области культурного влияния на процесс информатизации подходы этих стран расходятся. В США основной упор делается на дальнейшее развитие с помощью новых информационных технологий "домашних развлечений", в Великобритании же спрос на подобную продукцию не является определяющим.