Сейчас на сайте
Сейчас на сайте 0 пользователей и 0 гостей.

Перспективы развития компьютерных систем

Компьютер, прежде всего, победил пишущую машинку, потому что стал думающей, интеллектуальной пишущей машинкой. Он взял все функции старой пишущей машинки и добавил к ним еще одну — он научился прощать людям их ошибки при работе с текстом. А традиционная пишущая машинка им таких ошибок не прощала.

Вначале вообще появились однофункциональные электронные машины — текстовые процессоры. Это были компьютеры, умеющие работать только с текстом. Однако затем появились универсальные ПК, способные выполнять и множество других приложений, обеспечивающие совместимость множества программ, в ряду которых были и собственно текстовые процессоры - программы, позволяющие использовать компьютер для манипуляций с текстом, в том числе и с формулами: печатать текст, переворачивать его как угодно, переставлять слова, предложения, абзацы, вставлять и удалять любые куски текста и знаки препинания и, в конце концов распечатывать текст на бумаге посредством принтера. Самый известный текстовый процессор (то есть самая известная программа для обработки текста и формул) — MS WORD . Есть и другие, например Works, Лексикон.

После возможности обработки текста компьютер получил способность обработки таблиц. Появилась программа MS EXCEL (переводится как "непревзойденный", "превосходный"), появилась программа LOTUS 1-2-3.

От обработки таблиц компьютер перешел к обработке картинок, чертежей, звука и изображения и вообще научился писать и выпускать книги и рисовать целые картины, делать фильмы и обрабатывать музыку. Можно записать свой голос с какими-либо словами, а затем пустить его наоборот, или сделать с эхом, как будто вы находитесь в горах или в пещере, возможны вообще любые манипуляции. Компьютер стал инструментом дизайнера, художника и артиста. Появились программы PageMaker (создание макетов книг и печать), Adobe Photoshop (цветоделение и обработка изображений), Quark Press (верстка периодики), CorelDraw (графический редактор), PowerPoint (разработка сценария и стиля презентаций, слайд-фильмы), FaxLine (факсовая связь), Machaon (факсимильная и почтовая связь и безбумажный документообмен), AutoCAD (черчение и конструирование), Adobe Illustrator (дизайнерство), Corel ArtShow (библиотека иллюстраций, созданных художниками всего мира), всемирно известные браузеры Internet Explorer и Netscape Navigator. Кстати, первая версия Netscape Navigator была создана студентами, устроившимися в бесплатный проект для получения первого опыта. Пришли за опытом — а ушли каждый с новым автомобилем «Порше».

Компьютер научился работать с большими массивами данных (базами данных) посредством таких программ, как, например, MS Access (переводится как "доступ"), Oracle и других СУБД (систем управления базами данных). Он дал возможность конструкторам вообще видеть свои творения почти что наяву — на экране монитора. Не построенный еще дом можно было увидеть «живьем» да еще покрутить его во все стороны, чтобы получше рассмотреть, подняться над ним на любую высоту, войти внутрь и посмотреть на вид из окна (системы ArchiCAD , AutoCAD, MicroStation .

Робот-манипулятор, управляемый американской компьютеризированной хирургической системой ZEUS в Бакулевском институте в Москве произвел без непосредственного участия человека две сложнейшие операции — минимально-инвазивную с использованием искусственного кровообращения и коронарного шунтирования на работающем сердце. Человек (хирург), ведущий операцию, сидит за компьютером и на расстоянии управляет действиями чудо машины. Причем, механический монстр управляется голосом (действует программа распознавания голоса). Скоро станет возможным делать сложнейшие операции в глухих уголках любых стран на расстоянии. Людей будут исцелять машины - и все это благодаря компьютеру.

Компьютер научился развлекать человека. Алексей Пажитнов придумал всемирно известный "тетрис", появились хиты DOOM, DUKE NUKEM, QUAKE, UNREAL, ЦИВИЛИЗАЦИЯ (стратегическая игра с целью построения собственной цивилизации), WARCRAFT (сказочные баталии, сражения), MORTAL KOMBAT (смертельная битва с силами зла и ада), Need for Speed (гонки на автомобилях), SimCity (градостроительная стратегия по созданию справедливого, безопасного и комфортного устройства городской жизни – с точки зрения мэра, властей, горожан), масса авиа- и автосимуляторов, карточные и шахматные программы. Дошло до того, что компьютер Deep Blue («глубокая синева», фирма IBM, США, 1997), вооруженный сильной шахматной программой, обыграл в серии из нескольких партий чемпиона мира Гарри Каспарова.

В совершенствовании будущих ЭВМ видны два пути. На физическом уровне это переход к использованию иных физических принципов построения узлов ЭВМ на основе оптоэлектроники, использующей оптические свойства материалов, на базе которых создаются процессор и оперативная память, и криогенной электроники, использующей сверхпроводящие материалы при очень низких температурах. На уровне совершенствования интеллектуальных способностей машин, отнюдь не всегда определяемых физическими принципами их конструкций, постоянно возникают новые результаты, опирающиеся на принципиально новые подходы к программированию. Уже сегодня ЭВМ выигрывает шахматные партии у чемпиона мира, а ведь совсем недавно это казалось совершенно невозможным. Создание новейших информационных технологий, систем искусственного интеллекта, баз знаний, экспертных систем продолжается в XXI веке.

Наконец, уже сегодня огромную роль играют сети ЭВМ, позволяющие разделить решение задачи между несколькими компьютерами. В недалеком будущем и сетевые технологии обработки информации станут, по-видимому, доминировать, существенно потеснив персональные компьютеры (точнее говоря, интегрировав их в себя).

В будущем можно предполагать наличие сотен активных компьютерных устройств, отслеживающих наше состояние и местоположение, легко воспринимающих нашу информацию и управляющих бытовыми приборами. Они не будут находиться в одной общей «оболочке «, как это устроено сейчас в программируемом пульте дистанционного управления аппаратурой, находящейся в нашей комнате телевизором, видеомагнитофоном, аудиосистемой. В отношении компьютерных устройств подобного рода перспективы развития можно сформулировать таким образом: они станут намного более миниатюрными, портативными и будут иметь низкую стоимость, т.е. станут более доступными.

Каждый компьютер не только умеет правильно и быстро считать, но и представляет собой огромное хранилище информации, созданное человеком. В настоящее время все шире стала использоваться специфическая функция компьютеров - информационная, и именно это является одной из причин наступающей «всеобщей компьютеризации «. Обычно информацию готовят на компьютере, затем печатают и уже в таком виде распространяют.

Однако уже в начале XXI века ожидается смена основной информационной среды - большую часть информации люди станут получать не по традиционным каналам связи - радио, телевидение, печать, а через компьютерные сети.

Постепенно меняется цель использования компьютеров. Прежде компьютеры применяли для различных научно-технических и экономических расчетов и работали на них пользователи с общей компьютерной подготовкой и программисты. Теперь же, благодаря телекоммуникациям, кардинально меняется технология использования компьютеров пользователем. В будущем потребность в компьютерных телекоммуникациях будет расширяться

Компьютер не будет привязан к какому либо специальному помещению, он будет полностью мобильным, снабжен радиомодемом для входа в компьютерную сеть. Прообраз такого компьютера - Note Book .

Для обеспечения доступности общения с компьютером на естественном языке он будет оснащен средствами мультимедиа, в первую очередь аудио- и видеосистемами.

Для обеспечения качественного и повсеместного обмена информацией между компьютерами будут использоваться принципиально новые каналы связи:

  • инфракрасные каналы в пределах прямой видимости;
  • телевизионные каналы;
  • беспроводная технология высокоскоростной цифровой связи на частоте 10 МГц.

Это позволит строить системы сверхскоростных информационных магистралей, связывающих воедино все существующие системы. При обеспечении практически неограниченной пропускной способности передачи информации в перспективе разработка и использование медиасерверов, способных хранить и предоставлять информацию в реальном режиме времени по множеству одновременно приходящих запросов.

Очеловечивание компьютера будет продолжаться, несмотря ни на что. На очереди — управление голосом — голосовой интерфейс и трехмерный интерфейс, а также программы распознавания рукописных текстов, то есть информацию в компьютер можно вводить «от руки» (посредством светового пера либо специальных программ распознавания рукописей). Это, надо думать, требует еще больших ресурсов от аппаратных средств, однако и техника не стоит на месте — намечается замена в процессорах потока электронов потоком фотонов (частиц света), это даст еще большее увеличение мощности и быстродействия работы компьютеров.

Сферы применения ЭВМ все расширяются, и каждая из них обусловливает новую специфическую тенденцию развития компьютерной техники. В перспективе все вычислительные комплексы и системы от суперЭВМ до персонального компьютера будут составляющими единой компьютерной сети. При такой сложной распределенной структуре должна быть обеспечена практически неограниченная пропускная способность и скорость передачи информации.

Разрабатываются и нецифровые компьютеры — нейрокомпьютеры, где информация анализируется не в цифрах, а в логике нервных окончаний. В природе такие функции выполняет мозг человека, который состоит из более чем 10 млрд. нервных клеток- нейронов. Моделирование нейронов и лежит в основе нейрокомпьютеров, разработка которых уже ведется. Нейрокомпьютеры обладают принципиально новым свойством — возможностью самообучения в ходе решения задач. По своей сути нейрокомпьютер является имитацией человеческой нейронной сети (нейрон — основная элементарная ячейка мозга человека). Нейрон взаимодействует с другим нейроном, посылая ему электрический сигнал — нервный импульс. Каждый нейрон связан примерно с 10000 нейронами. По такому же принципу строится память компьютера, где сначала формируется требуемый массив ячеек, а межсоединения осуществляются практически без искажений оптическим образом — в оптическом тракте системы. Магнитооптические управляемые устройства уже сегодня позволяют сформировать массив бинарной информации из 10 4 ячеек, причем скорость обработки его по алгоритму нейронной сети на несколько порядков превосходит возможности человеческого мозга. В начале XXI века можно ожидать, что наша планета будет «покрыта» сетью компьютеров, построенных на распределенной нейронной архитектуре и имеющих микропроцессоры со встроенными средствами связи.

Компьютеры уменьшаются в размерах при возрастании мощности процессора в соответствии с законом Мура. В 1965 году Гордон Мур, впоследствии (в 1968 году) вместе с Бобом Нойсом основавший фирму Intel — мирового лидера производства процессоров, — предсказал, что число транзисторов в компьютерных чипах ежегодно будет удваиваться. Через 10 лет (закон Мура все десять лет неукоснительно соблюдался) удвоение стало происходить каждые два года (точнее каждые 18 месяцев). В соответствии с законом Мура, в 2020 г . компьютеры достигнут мощности человеческого мозга, так как смогут выполнять 20 квадриллионов (т. е. 20 000 000 млрд.) операций в секунду, а к 2060 г ., как считают некоторые футурологи, компьютер сравняется по силе разума со всем человечеством.

Закон Мура, по всей видимости, будет действовать еще лет 20. И тогда вычисления, занимающие сегодня сутки, будут проводиться в 10 000 раз быстрее и потребуют не более 10 секунд. Лаборатории США уже работают с "баллистическими" транзисторами, время переключения которых порядка фемтосекунды, то есть 1/1 000 000 000 000 000 секунды, т.е. такие транзисторы в 10 млн. раз быстрее современных. Вся сложность в том, что необходимо так уменьшить размер чипа и протекающий в нем ток, чтобы движущиеся электроны не сталкивались даже друг с другом.

Следующий этап — создание "одноэлектронного транзистора", в котором единственный бит информации представлен одиночным электроном — это абсолютный предел для низкоэнергетической вычислительной техники. Чтобы воспользоваться преимуществами такого невероятного быстродействия на молекулярном уровне, компьютеры должны стать микроскопическими.