Новейшие достижения в информатике

Реферат

Новейшие достижения в информатике

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ 3

глава 1. Понятие информатики 4

Глава 2. ВАЖНЕЙШИЕ Достижения в информатике XX в. 5

2.1 Создание ЭВМ 5

2.2 Программное ОБЕСПЕЧЕНИЕ 6

2.3 ВСЕМИРНАЯ СЕТЬ ИНТЕРНЕТ 8

2.4 Исскуственный интеллект. Нейронные сети 9

ГЛАВА 3. ДОСТИЖЕНИЯ XXI В. В ОБЛАСТИ ИНФОРМАТИКИ 11

3.1 ИСКУССтвенный интеллект. киборги 11

3.2 Квантовые компьютеры 13

Глава 4. лауреаты премии тьюринга 14

Глава 5.  Будущее всемирной сети 16

Заключение 19

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 20

ТЕРМИНОЛОГИЧЕСКИЙ СЛОВАРЬ 21

ВВЕДЕНИЕ

     В истории развития нашей цивилизации, неразрывно связанной с процессом накопления знаний, произошло несколько информационных революций, обусловленных кардинальными изменениями в сфере обработки информации. Следствием этих преобразований стали важные качественные изменения человеческого общества.

     Актуальность данной темы заключается  в том, что информационные технологии продолжают активно развиваться и проникать во все сферы деятельности человечества - экономику, бизнес, образование, наука и т.д.

     Информатика - новая информационная индустрия и научная дисциплина, связанная с использованием компьютеров и сети Интернет. Развитие бизнеса, образования, промышленности и общества во многом зависит от развития сети Интернет и новейших электронных технологий.

    Целью данной работы является  рассмотреть информационные достижения, которые были достигнуты за  период XX – XXI вв. Для достижения поставленной цели были поставлены следующие задачи:

• дать определение понятию «информатика»;
• рассмотреть достижения XX-XXI вв.;
• рассмотреть лауреатов премии Тьюринга в области информатики за XX –XXI вв.

глава 1. Понятие информатики

     Понятие информатики является относительно новым в лексиконе современного человека. Но, тем не менее, определений информатики в современной литературе множество. Это происходит оттого, что данная область знаний относительно новая. Отдельной наукой информатика была признана лишь в 1970-х, до этого она развивалась в составе математики, электроники и других технических наук.

      Можно выделить два определения, которые наиболее полно и точно раскрывают данный термин:

1. Информатика - область человеческой деятельности, связанная с процессами преобразования информации с помощью компьютеров и других средств вычислительной техники;
2. Информатика - наука о методах и процессах сбора, хранения, обработки, анализа и оценивания информации, обеспечивающих возможность её использования для принятия решений [5, c.334].

    С информатикой часто связывают одно из следующих понятий: это либо отрасль производства, либо фундаментальная наука, либо прикладная дисциплина, либо совокупность определенных средств, используемых для преобразования информации. В соответствии с этим структура информатики различна в зависимости от вкладываемого содержания.

Глава 2. ВАЖНЕЙШИЕ Достижения в информатике XX в.

1. Создание ЭВМ

     Точкой становления информатики как новой индустрии в середине XX в. стало создание компьютеров - универсальных электронных вычислительных машин.

      Развитие ЭВМ делится на несколько периодов, поколения ЭВМ каждого периода отличаются друг от друга элементной базой и математическим обеспечением:

1. Первое поколение (1945-1954) - ЭВМ на электронных лампах. Большинство машин первого поколения были экспериментальными устройствами и строились с целью проверки тех или иных теоретических положений. Ввод чисел впервые машины производился с помощью перфокарт, а программное управление последовательностью выполнения операций осуществлялось, например в ENIAC, как в счетно-аналитических машинах, с помощью штекеров и наборных полей.  Первой серийно выпускавшейся ЭВМ 1-го поколения стал компьютер UNIVAC. Разработчики: Джон Мочли и Дж. Преспер Эккерт [10, c.2].
2. ЭВМ 2-го поколения были разработаны в 1950-1960 гг. В качестве основного элемента были использованы полупроводниковые диоды и транзисторы, а в качестве устройств памяти стали применяться магнитные сердечники и магнитные барабаны - далекие предки современных жестких дисков. Второе отличие этих машин — это то, что появилась возможность программирования на алгоритмических языках [10, c.2].
3. Разработка в 60-х годах интегральных схем - целых устройств и узлов из десятков и сотен транзисторов, выполненных на одном кристалле полупроводника, привело к созданию ЭВМ 3-го поколения. В это же время появляется полупроводниковая память, которая и сейчас используется в персональных компьютерах в качестве оперативной.  Для серий ЭВМ было сильно расширено программное обеспечение (операционные системы, языки программирования высокого уровня, прикладные программы и т.д.).

Еще вначале 60-х появляются первые миникомпьютеры - небольшие маломощные компьютеры, доступные по цене небольшим фирмам или лабораториям.  Появились микропроцессоры (1971 г. фирма Intel), микро-ЭВМ и персональные ЭВМ [10, c.5].

 С 1985г., когда появились супербольшие интегральные схемы (СБИС). В кристалле такой схемы может размещаться до 10 млн. элементов.

4. Современные персональные компьютеры в соответствии с принятой классификацией надо отнести к ЭВМ четвертого поколения. Но с учетом быстро развивающегося программного обеспечения, многие авторы публикаций относят их к 5-му поколению. Персональные компьютеры появились на рубеже 60 – 70-х годов.

В 1989 г. был начат выпуск более мощного МП 80486 с быстродействием  более 50 млн. операций в секунду. В  марте 1993 г. фирма Intel продолжает ряд 80х86 выпуском микропроцессора Р5 «Pentium» с 64-разрядной архитектурой. Потом были «Pentium 2», «Pentium 3». Появились «Pentium 4» с технологией НТ, позволяющей обрабатывать информацию по 2-м параллельным потокам. Т.е. получать как бы два процессора. Сейчас, в основном, в ПК применяются многоядерные МП [10, c.7].

Кроме стационарных ПК широкое  распространение получили сегодня  переносные ПК - nootbook, netbook. Большую популярность приобретают планшетные компьютеры и смартфоны, объединяющие функции  ПК и телефона. [5, c.1].

2.2 Программное ОБЕСПЕЧЕНИЕ

     Важным достижением этой эпохи являются операционные системы.

    Компьютер нельзя представить без программного обеспечения. Как архитектура IBM PC стала стандартом для аппаратной части ПК, так и продукция фирмы MicroSoft (Билл Гейтс) стала эталоном для программ. Особенно популярны ее операционные системы Windows и офисные приложения MS-Office. Этот популярнейший офисный пакет впервые увидел свет в далеком 1992 году и в начале своего пути в своем составе имел 4 приложения, которые и до сих пор для него остаются основополагающими: Word, Excel, PowerPoint и Mail. В 1994 году к этой группе добавился Access, а в 1995 – Shedule. В 1997-ом почтовое приложение Mail и календарь Shedule+ заменяет органайзер Outlook и добавляется редактор фотографий Photo Editor [7, c. 3].

Что же касается графических оболочек фирмы Microsoft, первая была создана в 1985 году и получила название Windows 1.0I. Через пару лет в Microsoft выпустили вторую версию этой оболочки, которая называлась Windows 2.0. Она представляла собой подправленную и слегка развитую версию Windows l .0. [7, c.7].

Весной 1990 года фирма Microsoft выпустила  версию Windows 3.0. Это еще была не операционная система, но полноценная графическая  оболочка, которая вполне соответствовала  существовавшим на тот момент конфигурациям  персональных компьютеров. Впрочем, нельзя сказать, что Windows 3.0 совершила прорыв — в ней было довольно много  заметных недостатков, однако в этой оболочке было много значительных преимуществ  по сравнению с текстовым режимом DOS.

В 1993 году  Microsoft после долгих разработок представила новую систему, которая называлась Windows NT [7, c.9]. Она изначально была совершенно новой линейкой продуктов Microsoft. Во-первых, она была не просто графической оболочкой, в отличие от предыдущих систем, а полноценной операционной системой. Во-вторых, она была многозадачной, то есть позволяла одновременно запускать несколько различных программ. В-третьих, она имела мощные средства поддержки работы в локальной сети и сетевого администрирования. В-четвертых, она отличалась устойчивостью и защищенностью. Ну а в 1995 году Microsoft наконец-то выпустила полноценную операционную тему для пользователей под названием Windows 95.

Windows 2000 унаследовала все достоинства  линейки Windows NT — действительно  32-разрядное ядро, отличная устойчивость, реальная многозадачность, но  вместе с тем — простота  интерфейса, возможности (включая  мультимедийные), к которым пользователи  привыкли в Windows 95/98, а также  совместимость с компьютерными  играми, что никак не присутствовало  в Windows NT [7, c.7].

Windows XP, официально представлена пользователям осенью 2001 года, воплотила в себе все лучшее, что было в линейке Windows NT/2000, а кроме того, в эту версию были добавлены очень серьезные нововведения, касающиеся, так сказать, более дружественного интерфейса пользователя.

2.3  ВСЕМИРНАЯ СЕТЬ ИНТЕРНЕТ

Возможности персонального компьютера существенно расширяются с применением  компьютерных сетей, которая зародилась в 1969 г. компьютерная сеть представляла собой набор соединений между собой компьютеров с периферийными и коммуникативными устройствами [5, c. 342].

Первый сервер ARPANET был установлен 2 сентября 1969 года в Калифорнийском университете.

Для подключения к удаленным  компьютерным сетям либо отдельным  компьютерам стали использовать телефонные линии. В 1990 году было зафиксировано первое подключение к Интернету по телефонной линии. Передача информации производилась с помощью модема, который преобразует цифровую информацию, хранимую на компьютере, в аналоговую и одновременно производит обратно преобразование сигнала на входе принимающего компьютера.

В 1991 году Всемирная паутина стала  общедоступна в Интернете [10, c.4]

В настоящее время подключиться к Интернету можно через спутники связи, радиоканалы, кабельное телевидение, телефон, сотовую связь, специальные оптико-волоконные линии или электропровода. Всемирная сеть стала неотъемлемой частью жизни в развитых и развивающихся странах, потому что интернет обеспечивает доступ ко многим видам информации – не выходя из дома можно получить практически все необходимые сведения, получить сведения о последних событиях в мире и т.д.

2.4 Исскуственный интеллект. Нейронные сети

     Подойдем к другому важнейшему направлению развития информационных технологий - к системам искусственного интеллекта. Уже довольно давно в задачах, связанных с искусственным интеллектом, применяются так называемые нейронные сети [5, c.352]. Искусственная нейронная сеть является взаимосвязанной группой естественных или искусственных нейронов, которая использует математические и вычислительные модели для обработки информации на основе коннективисткого подхода к вычислению. В большинстве случаев ИНС является адаптивной системой, которая изменяет свою структуру под влиянием внешней или внутренней информации, которая течет через сеть.

Нейронная сеть — это архитектура  компьютера, построенная по аналогии с устройством человеческого  мозга. Ее элементами являются элементарные ячейки — нейроны, которые случайно связаны друг с другом. В результате внешнего воздействия некоторые  нейроны возбуждаются, по нейронной  сети передаются сигналы, и, в конечном счете, сеть переходит в новое  состояние, которое можно узнать на ее выходе. Например, она может  сообщить, что опознала изображение  или голос, а может, наоборот, заключить, что образец ей незнаком [10, c.16]. Если ответ правильный, сеть получает поощрение, которое укрепляет те связи между нейронами, которые обеспечили правильный ответ. В противном случае эти связи будут ослаблены.

Решения на основе нейронных сетей  становятся все более совершенными. Уже сегодня имеется немало впечатляющих разработок. База приложений нейронных  сетей просто огромна: выявление  фальшивых кредитных карточек, прогнозирование  изменений на фондовой бирже, составление  кредитных планов, оптическое распознавание символов, профилактика и диагностика заболеваний человека, наблюдение за техническим состоянием машин и механизмов и т.д. [10, c.358].

По мнению специалистов, интеллектуальный анализ данных войдет в десятку важнейших  информационных технологий. В последние  годы началось активное внедрение нейросетевой технологии.

И вот еще одна такая фантастическая технология, как нейро-имплантанты. Сама идея нейро-имплантанта предельно проста: известно, что нервные импульсы представляют собой электрические сигналы. Надлежащим образом, присоединив электроды, их можно регистрировать, а можно и порождать. Проблема лишь в том, чтобы понимать смысл нервных импульсов — биотоков. К сожалению, в этом деле прогресс идет далеко не фантастическими темпами. В мозгу известно множество зон, отвечающих за различные процессы жизнедеятельности и связанных с определенными видами мыслительной активности. Но практически ничего больше пока узнать не удается.

Многие подходы были опробованы, но к возникновению искусственного разума ни одна исследовательская группа пока так и не подошла. Ниже представлены лишь некоторые наиболее известные  разработки в области ИИ.

Некоторые из самых известных систем искусственного интеллекта:

Deep Blue — победил чемпиона мира  по шахматам. Матч Каспаров против  суперЭВМ не принёс удовлетворения  ни компьютерщикам, ни шахматистам,  и система не была признана  Каспаровым.

Watson — перспективная разработка IBM, способная воспринимать человеческую  речь и производить вероятностный  поиск, с применением большого  количества алгоритмов.

MYCIN — одна из ранних экспертных  систем, которая могла диагностировать  небольшой набор заболеваний,  причем часто так же точно, как и доктора.

ГЛАВА 3. ДОСТИЖЕНИЯ XXI В. В ОБЛАСТИ ИНФОРМАТИКИ

3.1 ИСКУССтвенный интеллект. киборги

За уходящее десятилетие были сделаны  большие успехи и открытия в области  контроля людьми автоматизированных частей тела и компьютеров при помощи интеллекта [3, c.1].

     Команда из MIT Media Lab Europe разработала неинвазивный метод считывания мозговых волн и в 2004 году впервые использовала эти сигналы для того, чтобы руководить движениями героев видеоигры. Автоматизированные части тела, управляемые нервными импульсами дебютировали в 2001 году в Чикагском реабилитационном институте. Там инвалид Джесси Салливан использовал метод управления обоими автоматизированными руками. И, наконец, в 2009 году Пьерпаоло Петрузиелло научился контролировать биомеханическую руку, соединенную с нервами его культи при помощи проволок и электродов. Петрузиелло оказался первым человеком в мире, который смог выполнить целый комплекс движений всего лишь при помощи силы мысли [2, c.2].

В 2009 году агентство по перспективным  оборонным научно-исследовательским  разработкам США продемонстрировало радиоуправляемых жуков, в нервные  узлы которых были вживлены электроды. Средняя продолжительность управляемого полёта составляла 45 секунд, но один из экземпляров управлялся около 30 минут.

Современные человекоподобные роботы:

• Aiko - гиноид с имитацией человеческих чувств: осязание, слух, речь, зрение. Разработан в 2007 году.
• TOPIO - андроид, разработанный для игры в настольный теннис против человека.
• ASIMO - андроид, созданный корпорацией Хонда, в Центре Фундаментальных Технических Исследований Вако (Япония).
• Einstein Robot - голова робота с внешностью Эйнштейна. Модель для тестирования и воспроизведения роботом человеческих эмоций.
• EveR-1 - робот, похожий на 20-летнею кореянку: её рост 1,6 метра, а вес - около 50 килограммов. Ожидается, что андроиды вроде EveR смогут служить гидами, выдавая информацию в универмагах и музеях, а также развлекать детишек.
• HRP-4C - робот-девушка, предназначенная для демонстрации одежды. Рост робота составляет 158 см, а вес вместе с батареями — 43 кг. Что касается степеней свободы, их 42, к примеру, в области бёдер и шеи их по три, а в лице - восемь, они дают возможность выражать эмоции.
• Repliee R-1 -человекоподобный робот с внешностью японской пятилетней девочки, предназначенная для ухода за пожилыми и недееспособными людьми.
• Repliee Q2  - робот-девушка под рабочим названием Repliee Q1expo был показан на международной выставке World Expo, проходившей в Айти (Aichi), Япония. На демонстрациях он исполнял роль телевизионного интервьюера, при этом постоянно взаимодействуя с людьми. В роботе были установлены всенаправленные камеры, микрофоны и датчики, которые позволяли Repliee Q2 без особых трудностей определять человеческую речь и жестикуляцию.
• Ибн Сина  - андроид, названный в честь древнего арабского философа и врача Ибн Сины. Один из самых продвинутых современных (2010 год) андроидов. Говорит на арабском языке. Способен самостоятельно найти своё место в самолёте, общаться с людьми. Распознаёт выражение лица говорящего и прибегает к соответствующей ситуации мимике. Его губы двигаются довольно монотонно, однако отмечается, что особенно хорошо у него, получается, поднимать брови и прищуривать глаза.

В 2009 году американский канал Discovery подвел итоги первого десятилетия XXI века и опубликовал список из десяти самых  значимых, по его мнению, научных  открытий за это время. Пятое место открытий первого десятилетия XXI века покоряют киборги [2,c.1].

3.2 Квантовые компьютеры

На рубеже 21 века во многих научных  лабораториях были созданы однокубитные квантовые процессоры. Очень скоро был реализован жидкостной ЯМР — квантовый компьютер. В 2005 году группой Ю. Пашкина (кандидат физ.-мат. наук, старший научный сотрудник лаборатории сверхпроводимости г. Москвы) при помощи японских специалистов был построен двухкубитый квантовый процессор на сверхпроводящих элементах

Размеры таких устройств будут  сопоставимы с атомами. А мир  квантов и атомов очень странный и удивительный. Но именно его странность и открывает множество новых  возможностей. Таким примером может  служить квантовый бит. Он может  одновременно принимать несколько  совершенно разных значений. Это позволяет  образовывать огромное множество различных  комбинаций. Но здесь есть свои сложности. Нужно научить взаимодействовать  такие биты между собой.

В апреле 2012 года группе исследователей из Южно-Калифорнийского университета, Технологического университета Дельфта, университета штата Айова, и Калифорнийского  университета, Санта-Барбара, удалось  построить двухкубитный квантовый  компьютер на кристалле алмаза с  примесями [10,c.8]. Компьютер функционирует при комнатной температуре и теоретически является масштабируемым. В качестве двух логических кубитов использовались направления спина электрона и ядра азота соответственно. Для обеспечения защиты от влияния декогерентности была разработана целая система, которая формировала импульс микроволнового излучения определенной длительности и формы. При помощи этого компьютера реализован алгоритм Гровера для четырёх вариантов перебора, что позволило получить правильный ответ с первой попытки в 95 % случаев.

В декабре 2012 года физики разработали  фотонный квантовый компьютер.

Действующие экземпляры квантовых  компьютеров существуют и в наше время.

Глава 4. лауреаты премии тьюринга

     Премия Тьюринга - самая престижная премия в информатике, вручаемая Ассоциацией вычислительной техники за выдающийся научно-технический вклад в этой области [9, c.3]. Премия учреждена Ассоциацией вычислительной техники в честь выдающегося английского учёного Алана Тьюринга, получившего первые глубокие результаты относительно вычислимости задолго до появления первых электронных вычислительных машин.

      В сфере информационных технологий  премия Тьюринга имеет статус, аналогичный Нобелевской премии  в академических науках. Впервые  Премия Тьюринга была присуждена  в 1966 году Алану Перлису за  развитие технологии создания компиляторов [4, c.1].

  Всего с 1966 года по 2012 премией  Тьюрина было награждено 70 человек.  В XXI в. премия была присуждена 20 ученым [8, c.6]:

     В настоящее время премия спонсируется корпорациями Intel и Google и составляет 250 000 долларов США.

Глава 5. Будущее всемирной сети

     Интернет – это глобальное средство массовой информации, которое носит специфический характер. Сегодня в интернете можно найти любой ответ на вопрос, но на этом развитие информационных технологий не останавливается.

Множество ученых работают над развитием компьютерных технологий и их мысли двигают  прогресс. Впереди более высокая фаза эволюции интеллекта. Технологический прогресс ведёт к тому, что уже скоро появятся киборги, разумные компьютеры [1, c.1].

     Ученые спорят: сможет ли в результате слияния человечества с Интернетом появиться новый и совершенно независимый интеллект?

      Научные Техасского университета  Остина, выдвинули следующие предположения развития будущего [6, c.1]:

      1. Ближайшее будущее (с настоящего момента до 2030 г.) - экспертные системы.

      Сегодня во многих домах уже  появились простые роботы, предназначенные  для чистки ковров. Существуют  также роботы-охранники, патрулирующие  здания по ночам, роботы-экскурсоводы  и т.д. В 2006 г. было примерно  подсчитано, что в мире существует 950 000 промышленных роботов, а в  домах и офисах работает 3 540 000 обслуживающих роботов. В ближайшие  десятилетия робототехника будет  развиваться в нескольких направлениях, возможно неожиданных, но новые  роботы не будут похожи на  тех, что знакомы нам по научной  фантастике.

       Самые большие успехи, скорее  всего, будут достигнуты в области  так называемых экспертных систем  — компьютерных программ, заключающих  в себе мудрость и опыт человечества. Однажды мы получим возможность  поговорить с Интернетом на  настенном экране и увидеть  доброжелательное лицо и получить  совет от рободоктора или робоюриста.

     Таким образом, можно будет  исключить большую часть визитов  к врачу и значительно ослабить  нагрузку на систему здравоохранения. 

     2. Середина века (2030–2070 гг.) - модульные роботы.

     К середине века в нашем  мире будет полно роботов, причем  мы, возможно, не будем их даже  замечать. Дело в том, что большинство  роботов, вероятно, не будет похоже  на человека внешне. Они будут  скрыты из виду, замаскированы  под змей, насекомых и пауков, выполняющих неприятные, но очень  важные задачи. Это будут модульные  роботы, способны менять форму  в зависимости от задания.

     3. Отдаленное будущее  (2070–2100 гг.) - когда машины обретут сознание.

     Некоторые эксперты утверждают, что наши создания-роботы будут  постепенно подниматься по эволюционному  древу. Сегодня они сравнимы  по интеллекту с тараканами. В  будущем они вырастут и сравняются  с собаками и кошками, обезьянами, а затем станут соперничать  с человеком. На медленное преодоление  этого пути могут уйти десятилетия,  но ученые верят, что это  всего лишь вопрос времени  и когда-нибудь машины обязательно  превзойдут нас разумом. Исследователи ИИ расходятся в вопросе о том, когда это может произойти. Некоторые говорят, что не позже чем через двадцать лет роботы приблизятся по разумности к человеческому мозгу, а затем оставят своих создателей далеко позади.

     Все это порождает следующий вопрос: что станет с человечеством, если будет реализован второй сценарий? Когда роботы превзойдут людей

     В одном сценарии нас просто отодвинут в сторону как пережиток эволюции. Более приспособленные виды развиваются и сменяют менее приспособленные - это закон эволюции. В этом сценарии нашей задачей будет побыстрее уйти с пути разумных роботов.

    Следующий и, как предполагают  некоторые ученые, наиболее вероятный сценарий: дружественный искусственный интеллект [6, c. 5].

    Во-первых, ученые примут меры к тому, чтобы роботы не были опасны. В качестве минимальной меры в мозг робота можно поместить специальный чип, который будет автоматически выключать своего носителя при возникновении у него мыслей об убийстве людей. При таком подходе все разумные роботы будут снабжены отказоустойчивым механизмом, который любой человек сможет в любой момент включить, особенно если робот вдруг начнет вести себя неправильно.

    В дополнение к дружественному искусственному интеллекту существует и другой вариант: слиться со своими созданиями. Вместо того чтобы просто ждать, пока роботы превзойдут нас в интеллекте и мощи, нам следует улучшать себя и становиться сверхлюдьми. Я считаю, что будущее будет двигаться по обоим этим путям, т. е. человек будет создавать дружественный ИИ и одновременно совершенствоваться.

   Этот вариант исследовал, в частности, Родни Брукс, бывший директор знаменитой Лаборатории искусственного интеллекта МТИ. Брукс пишет: «Я предсказываю, что к 2100 г. всюду в нашей повседневной жизни будут встречаться весьма умные роботы. Но и мы не останемся независимыми от них - скорее, мы сами будем отчасти роботами и будем при этом неразрывно связаны с роботами». Он считает, что путь к этому будет постепенным.