V Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2013

Введение

Вторая половина 20 в. ознаменовалась крупным технологическим рывком научно-технического прогресса. Появление в середине 20 в. электронно-вычислительных машин-компьютеров открыло новые возможности обработки информации и управления.

Значение компьютеров первых поколений состояло в возможности автоматизации интеллектуальных функций человека. Применение компьютеров для вычислительных задач и, особенно для решения управленческих проблем резко изменило ситуацию. Создание вычислительных комплексов зеркально отражало жестко централизованную структуру управления в нашей стране. Вычислительный комплекс был организован так, что потребитель «обслуживался, приспосабливался, подгонялся» к нему, а не наоборот.

Второй технологический рывок – это успехи в микроминиатюризации, нанотехнологиях – позволил создать персональный компьютер.

Третий технологический рывок в прошлом столетии – создание новейших средств телекоммуникаций, сетей и сетевых методов передачи информации. Появление сетей передачи информации различной сложности и уровня, включая создание «Мировой паутины» – Интернета, создало принципиально новую среду – глобальное информационное пространство без географических границ.

С помощью компьютера можно подключиться ко всему миру через Интернет. Интернет – это сеть из компьютеров, которые общаются друг с другом посредством интернет-протокола TCP/IP. World Wide Web (WWW) или просто веб - это огромный ресурс информации, доступ к которому можно получить через Интернет. Кроме него существуют и такие полезные ресурсы, как электронная почта, онлайн-чаты, сервисы обмена мгновенными сообщениями, игры и т. д. Интернет позволяет людям со всего мира обмениваться знаниями, идеями и опытом в любой области, слушать музыку и смотреть фильмы онлайн.

В настоящее время компьютеры широко используются для образования и обучения. В школах, компьютерное образование давно уже является обязательным предметом. Многие университеты проводят обучение онлайн, что очень выгодно для людей, находящихся в отдаленных районах, а также для людей с ограниченными возможностями. Онлайн-образование является одной из самых гибких и удобных форм обучения.

Несмотря на многие преимущества компьютеров, есть у них и недостатки, которые не могут быть проигнорированы. Легкий доступ к информации через Интернет сделал студентов более ленивыми, с точки зрения образования, так как теперь они могут загружать готовую информацию без изучения темы их исследования. Также они используют компьютеры для математических и расчетов, фактически не решая проблему самостоятельно. Для родителей важно контролировать просмотр интернет-сайтов своими детьми, потому что некоторые сайты вовсе не предназначены для их просмотра. Еще одной очень значимой интернет-угрозой является кража личных данных через Интернет или локальную сеть и компьютерные вирусы.

1. Роль информационного ресурса в развитии современного общества

Под информационными ресурсами понимается комплекс соответствующих информационных систем, рассматриваемые, прежде всего на социально-экономических уровнях описания и применения.

Информационные ресурсы играют огромную роль во всех сферах деятельности человека, но главное в его здоровье.

Сегодня уже очевидно, что болезнь легче лечить при достаточно раннем ее обнаружении. Для этого необходимо постоянный мониторинг физического состояния. Очевидно, что традиционные методы обследования потребуют участие в мониторинге огромное количество врачей, а это слишком сложно и дорого. Но сегодня известно несколько компьютерных (программных) методов диагностики, которые позволяет решить этот вопрос.

Один из методов предусматривает ввод в компьютер информации о проведенных анализах и измерениях человека: температура тела, артериальное давление, вес, частота пульса, параметры крови и т.д. Одновременно в компьютер вводятся и дополнительные сведения, такие как «покраснение горла», «увеличенные лимфоузлы» и др. Также вводятся значения возраста и роста человека. В компьютере ведется база данных болезней, в которой описаны все признаки каждой болезни. Программное обеспечение, на основе данных о человеке, производит поиск по базе и выдает информацию обо всех болезнях, для которых характерны данные признаки.

Таким образом, сегодня созданы предпосылки для автоматического обследования людей с предварительной диагностикой. Врачи должны только заниматься неоднозначными вопросами, требующими нетрадиционного подхода. Иными словами, информационные технологии снимают со специалистов рутинную работу, требующую много времени.

В данное время роль образования в обществе и экономике качественно изменилась – освоение, и применение огромных накопленных знаний требуют качественно высокого уровня образования практически всех работников. Дальнейшее развитие предполагает все большее использование интеллектуальных способностей всего общества. Система образования ищет и находит адекватные ответы на поставленную задачу – переход к массовому индивидуальному образованию. И базисом, обеспечивающим решение этой проблемы, стали информационные технологии.

Человек учится всю жизнь. Сегодня примерно пятую часть профессиональных знаний он получает через систему образования. А остальные 80% знаний и весь свой «производственный опыт» он приобретает самостоятельно на рабочем месте, в том числе и при взаимодействии с коллегами, партнерами, конкурентами. Важной составляющей процесса обучения являются конференции, совещания, а также с другими предприятиями. Все это можно делать в интернете.

Существует множество форм обучения, среди которых особое место занимает дистанционное образование. Студенту отправляют задание через Internet на сессию и таким же образом студент отправляет обратно готовые работы. Данная система наиболее удобна людям, живущих в отдаленных районах от образовательного учреждения и позволяет сохранить не только время на обучение, но и денежные средства.

Сейчас сложилась определенная система государственного управления, состоящая из министерств и ведомств и возглавляемая премьер-министром. Установлены задачи, определяемые правительством, а также методы решения этих задач. Понятно и распределение функций между ветвями власти. Но на решении этих вопросов сегодня требуется слишком много времени, людей и средств. До недавнего времени нужны были новые методы и средства управления. Эти средства были найдены – широкое использование Internet и других информационных технологий.

Для обеспечения эффективной работы правительства сегодня применяются различные IT – решения, в первую очередь Internet. Технологической основой системы «электронного правительства» является портал – несколько связанных между собой сайтов. Эти сайты принадлежат министерствам и ведомствам, а также отдельным членам кабинета министров.

Портал позволяет решать различные задачи:

 Осуществлять связь между государственными органами, например прохождение какого-либо проекта через различные службы;

 Прямо обращаться к народу, выставляя вопросы и предложения на сайте;

 Организовать обсуждение важных для страны вопросов;

 Осуществлять общение с народом по электронной почте;

 Осуществлять выступления в Internet ключевых фигур администрации;

 Проводить опросы.

Для того чтобы портал мог выполнить эти функции, необходимо обеспечить выполнение следующих требований к нему:

 Сайты системы должны быть защищены от несанкционированного доступа;

 Информация должна появляться на сайте с минимальными задержками после принятия решения о ее публикации;

 Должна отражаться вся информация, предназначенная для публикации, с минимальным влиянием чиновников различного ранга.

Информационные ресурсы обеспечивают также комфорт и безопасность для людей. Информационные технологии, которые за счет гибкой логики, реализуемой компьютерными устройствами с программным управлением, позволяют качественно изменить оснащение дома и технические характеристики автомобиля, самолета, судна. Теперь не только дома и машины и их отдельные элементы (например, система отопления дома или подвеска автомобиля) получили собственный микрокомпьютер и способные принимать решения, которые и обеспечивают повышение комфорта и безопасности. Одновременно экономится энергия и наносится меньший ущерб окружающей среде.

Повышение производительности труда (за счет применения информационных технологий в производстве) позволило высвободить человеку время. Появившееся свободное время необходимо было заполнить новым досугом, новыми развлечениями. И информационные технологии предложили и здесь свои решения. Разительные перемены произошли с организацией досуга: процессорные устройства стали достойными партнерами в самых разных играх, от очень простых, имеющихся даже в сотовых телефонах, до логически сложных с великолепной графикой и звуком в мощных компьютерах и игровых приставках. А распространение Internet позволило организовать новые формы времяпрепровождения, в которые вовлекается сразу множество людей. Изменились средства массовой информации: они стали более оперативными, информационными, зрелищными и просто интересными.

В любой профессиональной деятельности человека сейчас информационные ресурсы играют огромную роль. В настоящее время имеется огромный выбор различных программных продуктов, отвечающих почти всем требованиям. Создание эффективно работающих профессиональных программа позволяет повысить производительность труда специалистов и сократить численность персонала. При этом повышается скорость обработки информации и ее достоверность, что необходимо для эффективного планирования и управления.

В состав функционального программного обеспечения руководителя или начальника отдела целесообразно включить как минимум следующие программные средства: текстовый процессор, табличный процессор, личная информационная система, прикладная экспертная система, программа электронной почты, Web-браузер.

1. Интернет в современной и будущей жизни

Интернет – это объединенные между собой компьютерные сети, глобальная мировая система передачи информации с помощью информационно-вычислительных ресурсов.

Конечно, в компьютерной сети попадается масса всякой ерунды. Некоторые страницы вообще никуда не годятся. Хорошо было бы научиться как-то сразу отсеивать их. Об этом мечтают многие миллионы людей, регулярно пользующихся Internet.

Всемирная сеть не идет ни в какое сравнение с радио, телевидением и газетами. Это нечто особенное. Раньше в Internet можно было встретить только тексты и иллюстрации. Теперь все изменилось. Появились сетевое радио, сетевое телевидение и сетевые газеты. Само собой, они не вытесняют обычные масс-медиа, а лишь дополняют их. Ни одно из привычных средств массовой информации не может быть таким оперативным, ни одно из них не станет, как Internet, снабжать нас сведениями по индивидуальному заказу, и ни одно не бывает в распоряжении пользователя круглосуточно. Internet же одинаково доступен нам как в три часа дня, так и в три часа ночи.

Конечно, здесь есть еще множество нерешенных проблем. Линии очень загружены, поэтому связь осуществляется довольно медленно. Нередко затребованная страница, особенно если она добирается откуда-нибудь из-за океана, проявляется на экране лишь спустя несколько минут. Порой передача вообще прерывается, и тогда нужную страницу приходится вызывать заново. И тем не менее все больше людей в наше время обращается к всемирной компьютерной сети.

Часто люди, впервые увидевшие, как работает Internet, бывают разочарованы. Смотря телевизор, они привыкли мгновенно переходить с канала на канал с помощью пульта дистанционного управления. После этого всемирная компьютерная сеть кажется им слишком неповоротливой. В Internet, чтобы «переключить программу», нужно указать точный адрес. Картинки на мониторе появляются слишком медленно, а предлагаемые материалы часто бывают неинтересными. Ничего удивительного: ведь мультимедиа в Internet появилось лишь в 1992 году. Представляете, какие перспективы развития открываются перед Internet! Предстоит еще немало перемен, прежде чем эта сеть станет, в самом деле, средством массовой информации. Впрочем, уже и сейчас можно смело утверждать: Internet располагает самым большим в мире запасом информации.

Многие используют расхожую фразу о том, что Интернет – это Всемирная (Глобальная) Паутина. На самом деле, это не поэтическая метафора, а расшифровка символов WWW - World Wide Web.

WWW-страницы (веб-страницы) представляют собой гипертекстовые документы. Веб-страницы, объединенные одной темой, имеющие одинаковый дизайн и находящиеся на одном веб-серверы, представляют собой веб-сайт. Просматривать веб-страницы можно с помощью специальной программы – браузера.

Благодаря современному быстрому соединению и высокой скорости передачи данных, информацию в Интернете получить легко и просто. Новые сайты появляются как грибы после дождя, заманивая к себе посетителей.

Произнося сегодня слово «Интернет» большинство из нас не думает о технической стороне дела – намного более интересным представляется то, что может дать Интернет человеку. Что такое Интернет в человеческом сознании на сегодняшний день?

Анализируя мотивы, которые заставляют людей посвящать ощутимую часть своего времени пребыванию на просторах Сети, можно сделать вывод, что для большинства из нас Интернет - это:

- общение. Кто-то покорен социальными сетями, часами просиживая здесь в поисках единомышленников, одноклассников или просто интересных людей. Кому-то больше по душе общение на форумах, при помощи ICQ или Skype. Кто-то ищет свою половинку в сервисах знакомств. И самое главное – Интернет позволяет без проблем общаться с людьми, в каком бы месте земного шара они не находились;

- развлечение. Слушать музыку, смотреть фильмы, играть в игры, читать книги, проходить тесты можно не выходя из режима он-лайн – ведь этого добра в Интернете великое множество!

- самообразование. Интернет, безусловно, лучший источник информации. Многие люди используют его для пополнения своих знаний в тех или иных сферах: читают полезные статьи, записываются на дистанционные он-лайн курсы и тренинги, просматривают видеоуроки;

- творчество, саморазвитие, личностный рост. Интернет вдохновляет на творчество! Достаточно пройтись по рукодельным блогам или кулинарным сайтам, как тут же хочется сделать что-нибудь эдакое самому. Многие нашли свое любимое увлечение именно благодаря Сети;

- место совершения покупок, сделок. Специальная Интернет-валюта позволяет совершать покупки он-лайн, не выходя из дома. Деньги можно обменивать, покупать акции, совершать другие денежные операции;

- средство заработка. Всемирная Сеть предоставляет большие возможности в плане заработка. Заработать в Интернете можно, открыв собственный Интернет-магазин, заведя сайт или блог, создав уникальный информационный продукт. Новички могут начать с фриланса: наполнять сайты контентом, заниматься программированием и веб-дизайном, продавать фотографии, придумывать слоганы.

Понять, что такое Интернет во всем его многообразии, может только тот человек, который постарается максимально использовать.

На протяжении последних 10 лет Интернет играл в жизнях пользователей по всему миру огромную роль. Особенно его роль стала заметной с появлением поисковика Google. Любая тема, будь то политика, медицина, культура, развлечения, освящена в Интернете довольно широко. Именно поэтому нас может интересовать вопрос: а что же будет с Всемирной Паутиной в последующие 10 лет? Как станут в дальнейшем развиваться технологии? Как мы адаптируемся к ним (да и они к нам)? Многие ученые в компьютерной индустрии выдвигают свои прогнозы относительно будущего Интернета. А так как лучший способ предугадать будущее – выдумать его, именно такой прогноз будет описан в этой публикации.

Возможности компьютерной техники обрабатывать информацию и хранить ее, а также ее сетевые характеристики будут продолжать развиваться в том же духе, что и последние несколько десятилетий. К 2019 году, например, кластеры компьютеров с параллельной обработкой данных станут в 50-100 раз более мощными. Компьютерные программы в основном будут работать на базе Web, а использование Интернета также возрастет. Станет больше пользователей, которым будут доступны многие действия в онлайновой среде, а приложения превратятся в более продвинутые и легкие в управлении. В то же время и контент на сайтах не отстанет – его количество серьезно возрастет.

Уже сегодня очевидно, что люди пользуются Интернетом благодаря множеству приспособлений: собственно компьютеров, мобильных телефонов, КПК, нетбуков и даже компьютерных игр. Однако появляются и новые устройства, созданные специально для того или иного приложения. Даже экологические датчики и другие подобные приборы уже передают собираемые ими материалы с помощью Интернета. Так в онлайне скоро будет не только масса информации, но и данные о том, как люди и системы думают и действуют.

Эти компьютерные системы смогут получать информацию благодаря коллективному поведению миллиардов людей. Машины получат возможность различать объекты, нюансы, концепции, значения – в общем, всю ранее недоступную им, понятийную информацию. На данный момент поиск в Google находится только на ранней стадии развития этого восприятия. Но совершенству нет предела, как известно.

Что же такое будущее означает для Google? В первую очередь, значительно улучшенный поиск. Поисковики можно «научить» распознавать не только простые слова и понятия, а и символы, и сюжеты. Поиск станет концептуальным, вы можете попросить Google найти вам произведение, к примеру, с захватывающей погоней и счастливым концом. И, так как системы научатся взаимодействовать с индивидуумами, они будут предлагать результаты поиска, подходящие именно каждому отдельному пользователю и ситуации, в которой он находится, времени суток и так далее.

Перевод и мультимодальные системы также будут реальностью. Так что пользователи, говорящие на одном языке запросто смогут понимать людей, владеющих другим языком, и обрабатывать данные на неизвестном им языке.

Влияние таких систем распространится и за пределы Google. Исследователи в медицинской и научной сферах получат возможность доступа к огромным массивам данных. Они смогут проводить анализы и исследования, которые еще невозможны сегодня. Например, мощнейший Большой синоптический телескоп (Large Synoptic Survey Telescope) будет способен генерировать 15 терабайт новой информации в день! В принципе, каждая сфера знаний только приобретет в результате появления таких систем, способных накапливать, обрабатывать и даже получать сведения от собранных данных.

Традиционно системы, способные решать сложные задачи, называют разумными. Но в сравнении с уже известным нам искусственным интеллектом у того, о котором сейчас идет речь, есть выдающиеся новые элементы. В первую очередь Интернет нового поколения сможет работать на основе беспрецедентной вычислительной способности с миллионами компьютеров. Он будет взаимодействовать с миллиардами людей и получать информацию от них (и, следовательно, адаптироваться к работе с каждым). Создаваться и совершенствоваться новый Интернет станет на основе итерационных циклов и обратной связи. Благодаря ему будут решаться серьезные проблемы, находиться информация и ответы на вопросы, вестись диалоги, переводиться тексты, трактоваться изображения. А в комбинации с креативностью, знаниями и энергией пользователей умный Интернет обеспечит человечество удивительными и полезными преимуществами. Использовать в собственных нуждах все перечисленные возможности Всемирной Паутины.

1. Компьютер в современной и будущей жизни

Сейчас очень сложно представить свою жизнь без компьютера. Без него не было бы таких профессий, как системный администратор, программист, СЕО-оптимизатор, веб-дизайнер и многих других. Базовым знанием компьютера сейчас никого не удивишь, многие пользователи разбираются в графических программах, даже если это и не связано напрямую с их профессиональной деятельностью.

Но так ли дела обстояли еще совсем недавно? Когда компьютер успел так плотно внедриться в нашу жизнь? Когда починка ПК стал такой же распространенной услугой как починка одежды или обуви?

Обратимся к истории ПК. Первые компьютеры создавались исключительно для вычислений. Первый компьютер Марк I затрачивал по 3 секунды на операции сложения и вычитания. Умножение выполнялось в течение 6 секунд, деление — 15,3 секунды. Проходили годы, компьютеры совершенствовались, все более сложными становились операции, которые они выполняли.

Позже компьютеры стали использовать для хранения баз данных. Теперь компьютер стал необходимым инструментом для работы правительств и банков. Базы данных требуют уже более сложных ПК с развитыми системами ввода-вывода и хранения информации. Так происходит их совершенствование.

Так компьютеры стали использоваться во всевозможных устройствах. Здесь развитие шло от узкоспециализированных устройств к постепенному внедрению стандартных компьютерных систем, на которых запускаются управляющие программы.

Сейчас компьютер вошел в нашу жизнь так плотно, что мы не представляем без него своего существования. Чтобы мы не хотели сделать: послать письмо, послушать музыку, посмотреть фильм или набрать текст – на помощь нам всегда приходит компьютер. Домашний компьютер, в основном, используется для поиска информации в интернете и игр.

Однако далеко не все пользователи ПК могут считать себя профессионалами. Современный компьютер – сложный механизм, который в любой момент может дать сбой. Ремонт ПК – процесс кропотливый и требующий высокой квалификации мастера. Некоторые пользователи пытаются самостоятельно справиться с неполадками, что зачастую вызывает новые проблемы в работе компьютера. Поэтому даже несложный починка желательно делать не самому, а доверить его профессионалу.

Множество ученых работают над развитием компьютерных технологий и их мысли двигают прогресс.

Будущее может быть разным, и путей к нему тоже много, но ни то, ни другое предсказать невозможно. И все же кое-какие широкие штрихи набросать можно, причем в большинстве сценариев прогресс приводит к изменению способа нашего общения, объема информации, с которой нам придется иметь дело, и, возможно, даже наших природных способностей.

Технология микропроцессоров уже приближается к фундаментальным ограничениям. Следуя закону Мура, к 2010 - 2020 годам размеры транзистора должны уменьшиться до четырех-пяти атомов. Рассматриваются многие альтернативы, но, если они не будут реализованы в массовом производстве, закон Мура перестанет работать. Этот закон (вернее, прогноз соучредителя Intel Гордона Мура) гласит, что плотность транзисторов в микросхеме удваивается каждые полтора года, и все последние 20 лет он выполнялся. Если в начале нового столетия пост производительности микропроцессоров прекратится, в вычислительной технике наступит стагнация. Но возможно, что вместо этого произойдет технологический скачок с тысячекратным увеличением мощности компьютеров.

Последний сценарий очень привлекателен. Мало того, что целый ряд технологий получит необходимое развитие, разработки в одних областях помогут продвижению других. Инженер Рэй Курцвейл (Ray Kurzweil) называет это "законом взаимного усиления выгод". Когда в развитии какой-то области происходит скачок, время между открытиями сокращается и предыдущие достижения накладываются на следующие, что еще больше ускоряет прогресс.

К технологиям, способным экспоненциально увеличивать обрабатывающую мощность компьютеров, следует отнести молекулярные или атомные технологии; ДНК и другие биологические материалы; трехмерные технологии; технологии, основанные на фотонах вместо электронов; и наконец, квантовые технологии, в которых используются элементарные частицы. Если на каком-нибудь из этих направлений удастся добиться успеха, то компьютеры могут стать вездесущими. А если таких успешных направлений будет несколько, то они распределятся по разным нишам. Например, квантовые компьютеры будут специализироваться на шифровании и поиске в крупных массивах данных, молекулярные - на управлении производственными процессами и микромашинах, а оптические - на средствах связи.

Возможности современного производства пока не позволяют наладить недорогое массовое изготовление подобных устройств. Однако многие ученые уверены в том что решение будет найдено. Уже есть свидетельства определенного взаимного усиления выгод по Курцвейлу. Например, эффективность "генетических чипов" удалось повысить (а стоимость - понизить) благодаря использованию других чипов, содержащих полмиллиона маленьких зеркал, - первоначально они предназначались для оптических систем связи. Цифровая микрозеркальная система (Digital Micromirror Device, DMD) от Texas Instruments применялась даже для демонстрации последней серии фильма "Звездные войны". Точно так же микромашины (micro-electro-mechanical systems, MEMS) изготавливаются с применением технологии травления, разработанной для производства электронных микросхем. В этих устройствах датчики сочетаются с микроприводами, что позволяет им выполнять физические действия. Возможно даже, что MEMS помогут в создании компьютеров атомных размеров, необходимых для квантовых вычислений.

Ниже приводится обзор нескольких новых технологий и процессов, способных не только обеспечить продолжение действия закона Мура, но и превратить его из линейного в прогрессирующий.

Молекулярные компьютеры

Недавно компания Hewlett-Packard объявила о первых успехах в изготовлении компонентов, из которых могут быть построены мощные молекулярные компьютеры. Ученые из HP и Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA) объявили о том, что им удалось заставить молекулы ротаксана переходить из одного состояния в другое - по существу, это означает создание молекулярного элемента памяти.

Следующим шагом должно стать изготовление логических ключей, способных выполнять функции И, ИЛИ и НЕ. Весь такой компьютер может состоять из слоя проводников, проложенных в одном направлении, слоя молекул ротаксана и слоя проводников, направленных в обратную сторону. Конфигурация компонентов, состоящих из необходимого числа ячеек памяти и логических ключей, создается электронным способом. По оценкам ученых HP, подобный компьютер будет в 100 млрд. раз экономичнее современных микропроцессоров, занимая во много раз меньше места.

Первые опыты с молекулярными устройствами еще не гарантируют появления таких компьютеров, однако это именно тот путь, который предначертан всей историей предыдущих достижений. Массовое производство действующего молекулярного компьютера вполне может начаться где-нибудь между 2005 и 2015 годами.

Биокомпьютеры

Применение в вычислительной технике биологических материалов позволит со временем уменьшить компьютеры до размеров живой клетки. Пока эта чашка Петри, наполненная спиралями ДНК, или нейроны, взятые у пиявки и подсоединенные к электрическим проводам. По существу, наши собственные клетки - это не что иное, как биомашины молекулярного размера, а примером биокомпьютера, конечно, служит наш мозг.

Ихуд Шапиро (Ehud Shapiro) из Вейцманоского института естественных наук соорудил пластмассовую модель биологического компьютера высотой 30 см. Если бы это устройство состояло из настоящих биологических молекул, его размер был бы равен размеру одного из компонентов клетки - 0,000025 мм. По мнению Шапиро, современные достижения в области сборки молекул позволяют создавать устройства клеточного размера, которое можно применять для биомониторинга.

Более традиционные ДНК-компьютеры в настоящее время используются для расшифровки генома живых существ. Пробы ДНК применяются для определения характеристик другого генетического материала: благодаря правилам спаривания спиралей ДНК, можно определить возможное расположение четырех базовых аминокислот (A, C, T и G).

Чтобы давать полезную информацию, цепочки ДНК должны содержать по одному базовому элементу. Это достигается при помощи луча света и маски. Для получения ответа на тот или иной вопрос, относящийся к геному, может потребоваться до 80 масок, при помощи которых создается специальный чип стоимостью более 12 тыс. дол. Здесь-то и пригодилась микросхема DMD от Texas Instruments: ее микрозеркала, направляя свет, исключают потребность в масках.

Билл Дитто (Bill Ditto) из Технологического института штата Джорджия провел интересный эксперимент, подсоединив микродатчики к нескольким нейронам пиявки. Он обнаружил, что в зависимости от входного сигнала нейроны образуют новые взаимосвязи. Вероятно, биологические компьютеры, состоящие из нейроподобных элементов, в отличие от кремниевых устройств, смогут искать нужные решения посредством самопрограммирования. Дитто намерен использовать результаты своей работы для создания мозга роботов будущего.

Оптические компьютеры

По сравнению с тем, что обещают молекулярные или биологические компьютеры, оптические ПК могут показаться не очень впечатляющими. Однако ввиду того, что оптоволокно стало предпочтительным материалом для широкополосной связи, всем традиционным кремниевым устройствам, чтобы передать информацию на расстояние нескольких миль, приходится каждый раз преобразовывать электрические сигналы в световые и обратно.

Эти операции можно упростить, если заменить электронные компоненты чисто оптическими.

Недавно компания Quest Communications проложила оптический кабель с 96 волокнами (48 из них она зарезервировала для собственных нужд), причем по каждому волокну может пропускаться до восьми световых лучей с разной длиной волны. Возможно, что при дальнейшем развитии технологии мультиплексирования число лучей увеличится еще больше, что позволит расширять полосу пропускания без замены кабеля.

Целиком оптические компьютеры появятся через десятилетия, но работа в этом направлении идет сразу на нескольких фронтах. Например, ученые из университета Торонто создали молекулы жидких кристаллов, управляющие светом в фотонном кристалле на базе кремния. Они считают возможным создание оптических ключей и проводников, способных выполнять все функции электронных компьютеров.

Квантовые компьютеры

Квантовый компьютер будет состоять из компонентов субатомного размера и работать по принципам квантовой механики. Квантовый мир - очень странное место, в котором объекты могут занимать два разных положения одновременно. Но именно эта странность и открывает новые возможности.

Например, один квантовый бит может принимать несколько значений одновременно, то есть находиться сразу в состояниях "включено", "выключено" и в переходном состоянии. 32 таких бита, называемых q-битами, могут образовать свыше 4 млрд комбинаций - вот истинный пример массово-паралельного компьютера. Однако, чтобы q-биты работали в квантовом устройстве, они должны взаимодействовать между собой. Пока ученым удалось связать друг с другом только три электрона.

Теоретики утверждают, что компьютер, построенный на принципах квантовой механики, будет давать точные ответы, исключая возможность ошибки. Так как в основе квантовых вычислений лежат вероятностные законы, каждый q-бит на самом деле представляет собой и "1", и "0" с разной степенью вероятности. В результате действия этих законов менее вероятные (неправильные) значения практически исключаются.

Насколько близко мы подошли к действующему квантовому компьютеру? Прежде всего необходимо создать элементы проводников, памяти и логики. Кроме того, эти простые элементы нужно заставить взаимодействовать друг с другом. Наконец, нужно встроить узлы в полноценные функциональные чипы и научиться тиражировать их. По оценкам ученных, прототипы таких компьютеров могут появиться уже в 2005 году, а в 2010-2020 годах должно начаться их массовое производство.

Заключение

Понятие «Интернет» возникло в 1957 г., и было впервые использовано в Агентстве Перспективных Разработок США, где занимались военными разработками. Но однажды возникла проблема: требовалась безотказная система, которая даст возможность различным научным центрам взаимодействовать, передавая информацию.

Необходимо было объединить много компьютеров в сеть, где могли бы взаимодействовать не только огромные вычислительные серверы, но и обычные компьютеры. Такая сеть была запущена впервые в 1969 г. в тестовом режиме буквально на пару минут. Она связала несколько компьютеров, находящихся в разных штатах. Спустя год эта сеть была названа Arpanet и ее начали активно использовать. Уже тогда ученые не представляли компьютер будущего без подобной сети.

Все развивается как на макроскопическом уровне, так и молекулярном. Термин "квантовый скачок" означает, что в квантовом мире изменения происходят скачками. Похоже, что где-то около 2020 года, если не раньше, подобный скачок произойдет и в вычислительной технике: к тому времени мы перейдем от традиционных кремниевых полупроводников к более совершенным технологиям.

К 2030 году может начаться распространение вживленных устройств с прямым доступом к нейронам. Ближе к середине столетия в мире киберпространства будут царить микро- и наноустройства (интеллектуальная пыль).

На биологическом фронте исследования в области клетки приближают возможность замены тканей или органов, включая нейроны, которые раньше считались незаменимыми. Более того, клетки и ткани можно будет наделять способностями обработки и передачи данных. Подобный контроль над живыми процессами дает надежду на увеличение продолжительности жизни: ученые не видят принципиальных препятствий к тому, чтобы люди жили по несколько сотен лет.

К концу 21-го века, благодаря достижениям генной инженерии в сочетании с биоинженерными тканями и имплантантами, люди станут совсем не похожими на современных. Пока не ясно, какой процент населения пожелает принять участие в подобных усовершенствованиях, но отказавшиеся рискуют остаться сторонними наблюдателями, следя с обочины за тем, как люди, развитые биоинженерными методами, гигантскими шагами устремляются вперед рука об руку с разумными машинами. Могу себе представить, как в какой-то момент человечество разделится на два лагеря, будут социальные волнения, но прогресс не остановить. Если все это будет происходить, как прогнозируется, годах в 2050-х, то, как вы думаете, кто будет самой консервативной частью общества? Правильно - нынешняя молодежь, правда, к тому времени немного постаревшая. Примерно, как сейчас бабушки и дедушки недоверчиво косятся на коробчатые компьютеры, так же будущее старшее поколение будет недоверчиво смотреть на своих детей, получающих биологические имплантанты при рождении и общающихся не открывая рта.

Конечно, заглянуть вперед более чем на несколько лет можно лишь чисто умозрительно, хотя в том что ко второй половине этого века обрабатывающая мощность компьютеров превысит интеллектуальные способности человека, можно не сомневаться. Вполне вероятно, что к тому времени начнется и колонизация Солнечной системы. А к 22-му веку и люди, и компьютеры широко распространятся по ее планетам и начнут готовиться к освоению ближайших звездных систем.

Пока здравый смысл не приспособился к переменчивому миру квантовой механики, это будущее кажется чуждым такому знакомому современному миру. Путешествие во времени может завести и в рай, и в ад, но во всяком случае скучным его не назовешь.

Подводя итог, нельзя не заметить бурного развития компьютерной техники, особенно в последние несколько лет. Нас уже не удивишь нетбуком, планшетом, смартфоном, не говоря уже об электронных книгах и навигаторах. Но прогресс не стоит на месте, каждый день появляются все новые и новые технологии, лет через двадцать компьютеры теперешнего будущего будут нам казаться совсем не передовыми и современными, а чем-то привычным и обыденным.

Список литературы

1. Информационные ресурсы и документальные базы данных: Учебн. пособие / Е.Н. Васина, О.Л. Голицина, Н.В. Максимов, И.И. Попов. М.: РГГУ, 2008. – 178 с.

2. http://vse-sekrety.ru/149-chto-takoe-internet.html Что такое интернет?

3. http://rublicon.ru/articles/2690.htm Умный интернет будущего: концептуальный прогноз на 10 лет вперед

4. http://www.scorcher.ru/art/future_society/future_society2.php компьютеры будущего

5. http://ks-sochi.ru/index.php/2010-07-15-04-02-21/2011-04-28-21-19-13/34-poleznoe/154-2011-04-28-21-17-14 Сейчас очень сложно представить свою жизнь без компьютера

6.http://chudetstvo.ru/stati/kompyuter-i-internet/5942-kompyutery-v-sovremennoj-zhizni-cheloveka.html Компьютеры в современной жизни человека

7. http://antonkozlov.ru/kompyuter/kakimi-budut-kompyutery-budushhego.html Какими будут компьютеры будущего

Код для цитирования: Скопировать