Міністерство освіти Росії
Новосибірський Державний технічний університет
Факультет АВТ
Реферат з інформатики
Інформатика і обчислювальна техніка другої половини 21 століття. Ваш прогноз
Новосибірськ 2004
Зміст
Введення. 3
1. Фантастичне сьогодення. 5
2. Куди націлена стріла часу?. 13
Література. 23
Прагнення передбачити майбутнє старе, як сам світ. Оракули, провісники, ворожки тисячоліттями розкривали перед спраглими непроникну завісу часу. У наш, раціональне час, час торжества науки і техніки, цю ж саму місію стали виконувати фантасти і футурологи.
Втім, щодо фантастів складно сказати, що вони тільки намагаються спрогнозувати майбутнє. Часом здається, що насправді вони його програмують. І правда, передбачив чи Жюль Верн військову авіацію, підводні човни - або показав ученим і інженерам шлях, в якому треба рухатися?
Але іноді і фантасти не встигають за реальним ходом еволюції: що, крім посмішки, може викликати «тріск друкарських машинок» на місячної станції 2000 року у Артура Кларка в його «Космічної одіссеї» або те, що курсанти елітних галактичних військ користуються на заняттях з космічної навігації логарифмічними лінійками (Роббер Хайнлайн)?
Найбільш «бескришние» фантасти не беруться передбачати розвиток інформатики та обчислювальної техніки. Занадто великий ризик потрапити пальцем у небо.
А що ж щодо більш наукових передбачень? Приміром, футурологи шестидесятих сподівалися на стрімке технологічний прогрес. Як очікувалося в XXI століття людина увійде разом з повсюдним поширенням комп'ютерів, відеотелефонів, роботів, повною автоматикою, що літають автомобілями та іншими захоплюючими уяву винаходами.
Що ж, хоч кухонні роботи поки не особливо поширені, а автомобілі літають в основному в Голлівудських фільмах, багато в чому футурологи шестидесятих виявилися праві. Але тільки не в області обчислювальної техніки: тут вони або були занадто песимістичні, прораховуючи кількість діючих комп'ютерів у 2000 році на пальцях обох рук, або занадто оптимістичні. Так, успіхи в області автоматизації обчислень, досягнуті в перші роки існування інформатики та обчислювальної техніки, призвели до необгрунтовано оптимістичним прогнозам. Наприклад, в інтерв'ю "Літературній газеті" від 1 січня 1976 один з лідерів радянської інформатики В. М. Глушков стверджував, що штучний розум, що не поступається людському, буде створено до початку XXI століття. Однак поступово стало ясно, що швидкі успіхи досягаються в рішенні тільки таких завдань інформатики, які порівняно легко алгорітмізуются, і що рішення добре алгорітмізуемих завдань становить лише незначну (до того ж найбільш рутинну) частину інтелектуальної діяльності людини.
І, тим не менш, футурологи не перестають давати прогнози на найближче (або не дуже) час. Вже в наш час Маршалл Брейн, засновник по-своєму великого порталу HowStuffWorks, написав об'ємисту статтю «Нація роботів», в якій попередив про майбутню безробіттю, винуватцями якої будуть роботи. Інші пророкують злиття реального та віртуального світів і, схоже, ця справа і справді серйозніше, ніж просто комікс, на основі якого був знятий культовий фільм «Матриця».
Спробую і я внести лепту у справу прогнозування майбутнього комп'ютеризованого і інформатизованому суспільства.
Особливістю сучасного етапу суспільного розвитку є той факт, що практично всі сфери людської діяльності охоплені глобальним явищем, який отримав назву інформатизація суспільства. Спробуємо собі уявити, якими будуть інформатика та обчислювальна техніка в другій половині XXI століття.
Питання розвитку інформатики та обчислювальної техніки ускладнюється тим, що і нинішнє-то їх розвиток складно піддається будь-яким прогнозам і прогнозами. У цій області прогнози серйозні люди і організації намагаються давати на найближчі рік-два: надто швидко і непередбачувано розвивається творча і технічна думка. Перш за все, це швидкі темпи змін у технології. Мостобудівник не стикається кожні три роки з новим сортом сталі, яка була б у десять разів міцніше найкращих сортів старої. Кораблебудівника систематично не озброюють новою технологією, вдвічі знижує вартість будівництва судна кожні два роки. Особи, що спеціалізуються в цих областях, можуть вивчати свій предмет з упевненістю, що техніка, яку вони вивчали, суттєво не зміниться протягом перших 5-10 років їх практичній діяльності. У той же час розробник обчислювальних комплексів не може бути впевнений у тому, що обрані ним технічні методи не зміняться за час закінчення одного проекту.
Отже, я вирішила просканувати Інтернет і перегорнути комп'ютерні журнали на предмет нових розробок і обчислювальних технологій, і скоро я переконалася, що навіть самі нові технології не викликають ні здивування, ні наснаги. Все це десь вже було. І, звичайно, у творах фантастичної літератури. Схоже, що сучасна інженерія рішуче не здатна запропонувати щось, що виходить за рамки уяви авторів навіть вельми посередньою фантастики. Так що доведеться нам звикати до того, що найближчим часом нічого дивного чекати не доводиться. Просто фантастичні (в сенсі, взяті з фантастики) пристосування поступово і досить буденно стають реальністю.
Чудеса мініатюризації вже сприймаються як належне, зростання продуктивності процесорів і ємності пам'яті прораховується років на п'ять вперед. Принципово нові функції програмного забезпечення згадуються одним рядком у прес-релізах.
Чим, наприклад, порадують нас дисплеї в доступному для огляду майбутньому? Те, що звичайні електронно-променеві трубки доживають свої останні роки, зрозуміло вже всім. Повсюдний перехід на плоскопанельні дисплеї - питання тільки чергового зниження цін.
Заглянувши на сторінки фантастики, ми виявляємо там цілу програму розвитку пристроїв відображення: гнучкі дисплеї, які разом із зображенням можна м'яти, як папірці, величезні екрани розміром у всю стіну, дисплеї, що створюють стереоскопічне і навіть повністю тривимірне зображення.
Стереоскопії забезпечує лише ілюзію тривимірності за рахунок ефекту бінокулярного зору. Для цього кожному оці надається своє плоске зображення, за якими мозок відновлює тривимірну сцену. Підходів до вирішення цієї технічної задачі безліч - поляризаційні окуляри, синхронізовані з кадровою розгорткою екрану, окуляри-шоломи з окремими дисплеями для кожного ока. Причому це вже масово поширені технології.
Справжнє ж тривимірне зображення відрізняється тим, що для його розглядання не потрібні пристрої на кшталт очок, а бачити його можуть одночасно кілька людей, природно, з різних місць. Фантастика? - Анітрохи. Голографія - вже давно освоєна технологія. Єдине застереження - до недавнього часу голограми були статичними.
Але от останнім часом відразу кілька інноваційних фірм заявили про те, що у них вирішено завдання створення динамічного істинно тривимірного зображення (www.visualabs.com, www.opd3d.com).
Наскрізне підключення мобільних пристроїв до Інтернету - це теж прикмета часу. Може бути, ще не сьогоднішнього, але не такого вже й далекого майбутнього. Все це забезпечується технологіями мобільного зв'язку, що йдуть на зміну стандарту GSM. Це технології GRPS, CDMA, UMTS. Повноцінне впровадження цих технологій кардинально змінить роль нинішніх кишенькових комп'ютерів. Будучи постійно підключеними до Інтернету, ці пристрої істотно розширять свою практичну корисність.
Ще кілька років тому в пресу просочилися відомості про розробку вченими NASA особливого чіпа, який, можливо, прийде на зміну нинішнім мікропроцесорах. Новинка одержала позначення FPGA (field programmable gate array - програмована матриця вентилів) і відрізняється від нинішніх "статичних" мікросхем тим, що кожен елемент програмованої матриці здатний до реконфігурації з частотою кілька тисяч разів на секунду. Як наслідок, продуктивність настільних систем, що використовують подібне рішення, виявляється на кілька порядків вище, ніж у традиційних персональних комп'ютерів. Досягається це за рахунок можливості розпаралелювання процесу обчислення шляхом створення відразу декількох одночасно працюючих процесорів на базі однієї матриці вентилів.
Звернемо увагу на інший клас пристроїв - на пристрої введення інформації. Треба відзначити, що з введенням інформації в обчислювальній техніці завжди було більше проблем, ніж з її висновком. Довгий час єдиним пристроєм введення залишалася клавіатура. Потім з'явилися миша, джойстик, сканер, звуко-та відеозапис. Однак для введення текстів - основи всіх інформаційних технологій - як і раніше не було нічого, крім клавіатури. Так тривало кілька десятків років. І ось в самому кінці XX століття відбулася тиха революція - комп'ютери знайшли нові канали введення алфавітно-цифрових даних. Мова, звичайно, йде про розпізнавання текстів та голосу.
«Озвучування» системи людина-техніка йде і з іншого боку.
Дуже може бути, що незабаром автомобіль буде в змозі сам говорити водієві, куди потрібно їхати. Унікальною навігаційною системою збирається забезпечити свою продукцію японська Honda (http://www.honda.com), яка обіцяє включати в стандартну комплектацію автомобілів Acura RL "електронного штурмана", здатного розпізнавати людську мову і спілкуватися з водієм на звичайній мові. Якщо планам японського автогіганта судилося збутися, то Honda стане першим автовиробником, який забезпечить серійні машини навігаційною системою з мовним інформатором і голосовою системою управління. Причому відбудеться це вже в нинішньому році - початок поставок "балакучих" машин намічено на осінь-зиму 2004
Підійдемо до іншого найважливішого напряму розвитку технологій - до систем штучного інтелекту. Число прикладів таких систем у фантастиці невичерпний. Однак нічого подібного фантастичним образам штучного інтелекту на практиці реалізувати поки не вдається. Філософи продовжують дискусію про те, що таке розум і інтелект і чи може в принципі пристрій, створений руками людини, бути їх носієм. А тим часом інженери продовжують у створювати системи з усе більш складною поведінкою (www.lii.newmail.ru, www.mindpixel.com).
Приміром, економічно дуже привабливою (і, головне, затребуваною!) Зараз є діяльність, спрямована на подолання наслідків "інформаційного вибуху", явища, пов'язаного з лавиноподібним збільшенням потоку інформації, який вже просто не піддається відстеження. Між тим, розбиття даних на категорії і сортування інформації за темами - класичні задачі, пов'язані з області штучного інтелекту. А це може означати, що компанії, що спеціалізуються на проведенні досліджень в галузі розробки та створення інтелектуальних систем, знову можуть завоювати "симпатії" інвесторів. Тим більше що кількість наукових колективів, що спеціалізуються на створенні "машинного розуму", відчутно скоротилося в порівнянні з початком 1980-х років.
Інженери компанії IBM в даний час працюють над проектуванням і побудовою самодіагностіруемих і самоналагоджувальних систем, які, як очікується, будуть більш стійкі до пошкоджень в порівнянні з нинішніми комп'ютерами і зможуть функціонувати, практично, без людського догляду.
Вже досить давно як раз в задачах, пов'язаних з штучним інтелектом, застосовуються так звані нейронні мережі. Нейронна мережа - це архітектура комп'ютера, побудована за аналогією з будовою людського мозку. Її елементами є елементарні комірки - нейрони, які квазіслучайно пов'язані один з одним. У результаті зовнішнього впливу (наприклад, отримання на вхід зображення) деякі нейрони збуджуються, по нейронної мережі передаються сигнали, і, в кінцевому рахунку, мережа переходить у новий стан, яке можна дізнатися на її виході. Наприклад, вона може повідомити, що упізнала зображення або голос, а може, навпаки, укласти, що зразок їй незнайомий.
І тут починається процес навчання нейронної мережі. Якщо відповідь правильна, мережа отримує заохочення, яке зміцнює ті зв'язки між нейронами, які забезпечили правильну відповідь. В іншому випадку ці зв'язки будуть ослаблені. Виявляється, що правильно сконструйовані мережі можна досить швидко навчити, наприклад, розпізнавати вельми складні події, для яких украй важко знайти формальні критерії відбору при алгоритмічній програмуванні (www.neuropower.de / ris, www.orc.ru/ ~ stasson / menu.html ).
Рішення на основі нейронних мереж стають все більш досконалими. Вже сьогодні є чимало вражаючих розробок. База додатків нейронних мереж просто величезна: виявлення фальшивих кредитних карток, прогнозування змін на фондовій біржі, складання кредитних планів, оптичне розпізнавання символів, профілактика і діагностика захворювань людини, спостереження за технічним станом машин і механізмів, автоматичне керування рухом автомобіля, прийняття рішень при посадці пошкодженого літального апарату і т.д. [14]. Подальші успіхи в розробці штучних нейронних мереж будуть залежати від подальшого розуміння принципів роботи людського мозку, але тут є і зворотний зв'язок: штучні нейронні мережі є одним із засобів, за допомогою яких вдосконалюється наше уявлення про процеси, що відбуваються в нервовій системі людини, виступаючи в якості моделей відповідних процесів.
Нейромережеві технології надають сьогодні широкі можливості для вирішення завдань прогнозування, обробки сигналів і розпізнавання образів. З огляду на високі темпи зростання обсягів накопиченої в сучасних сховищах даних інформації, роль нейронних мереж важко переоцінити.
На думку фахівців, інтелектуальний аналіз даних увійде до десятки найважливіших інформаційних технологій. В останні роки почалося активне впровадження нейромережевої технології. Її активно використовують такі великі корпорації як American Exdivss, Lockheed і багато інших. Природно, у відповідь на цей інтерес на ринку програмних засобів стали з'являтися відповідні інструментальні засоби.
І ось ще одна така фантастична технологія, як нейро-імплантанти. Сама ідея нейроімплантанта гранично проста: відомо, що нервові імпульси являють собою електричні сигнали. Належним чином приєднавши електроди, їх можна реєструвати, а можна і породжувати. Проблема лише в тому, щоб розуміти сенс нервових імпульсів - біострумів. На жаль, у цій справі прогрес йде далеко не фантастичними темпами. У мозку відомо безліч зон, що відповідають за різні процеси життєдіяльності та пов'язаних з певними видами розумової активності. Але практично нічого більше поки дізнатися не вдається. Це і зрозуміло. У нейронної мережі - грубої моделі мозку - теж не можна надати будь-то конкретний зміст станом окремого нейрона і окремим сигналах, що передаються між нейронами.
У результаті всі фантазії про створення контролера прямого доступу в людську пам'ять, про перенесення властивостей людської особистості на машинний носій і про інші подібні технічних забавах так і залишаються фантазіями. Та все ж деякі можливості на шляху сполучення людини з машиною є. З певними застереженнями «під'єднатися» вдається до периферійних зон нервової системи людини. У цьому напрямку йдуть роботи зі створення так званих активних протезів, які реагують на імпульси, що надходять по нервових волокнах (www.kv. minsk.by/index2000433901.htm).
Є й інший шлях, в чомусь, мабуть, більш перспективний. Він полягає у додаванні людині нових інструментів впливу на зовнішній світ. На голові пацієнта закріплюються електроди енцефалографа, що реєструє стан певної зони мозку. У залежності від її активності на екрані, куди дивиться випробуваний, наприклад, переміщається курсор. Після певного часу тренування (20-60 годин) випробуваний опиняється в стані свідомо переміщати курсор (forum. rust.ru / cgi-bin / forum.pl.cgi? Lukian & r1756).
У пресі вже неодноразово повідомлялося про подібні експерименти за участю безнадійно паралізованих людей, але з часом ці методики можна буде поширити і на здорових людей, даючи їм нові можливості взаємодії із зовнішнім світом, у тому числі і з комп'ютерами (www.zdnet.ru / news . asp? ID = 1077).
Новосибірський Державний технічний університет
Факультет АВТ
Реферат з інформатики
Інформатика і обчислювальна техніка другої половини 21 століття. Ваш прогноз
Новосибірськ 2004
Зміст
Введення. 3
1. Фантастичне сьогодення. 5
2. Куди націлена стріла часу?. 13
Література. 23
Введення
Прагнення передбачити майбутнє старе, як сам світ. Оракули, провісники, ворожки тисячоліттями розкривали перед спраглими непроникну завісу часу. У наш, раціональне час, час торжества науки і техніки, цю ж саму місію стали виконувати фантасти і футурологи. Втім, щодо фантастів складно сказати, що вони тільки намагаються спрогнозувати майбутнє. Часом здається, що насправді вони його програмують. І правда, передбачив чи Жюль Верн військову авіацію, підводні човни - або показав ученим і інженерам шлях, в якому треба рухатися?
Але іноді і фантасти не встигають за реальним ходом еволюції: що, крім посмішки, може викликати «тріск друкарських машинок» на місячної станції 2000 року у Артура Кларка в його «Космічної одіссеї» або те, що курсанти елітних галактичних військ користуються на заняттях з космічної навігації логарифмічними лінійками (Роббер Хайнлайн)?
Найбільш «бескришние» фантасти не беруться передбачати розвиток інформатики та обчислювальної техніки. Занадто великий ризик потрапити пальцем у небо.
А що ж щодо більш наукових передбачень? Приміром, футурологи шестидесятих сподівалися на стрімке технологічний прогрес. Як очікувалося в XXI століття людина увійде разом з повсюдним поширенням комп'ютерів, відеотелефонів, роботів, повною автоматикою, що літають автомобілями та іншими захоплюючими уяву винаходами.
Що ж, хоч кухонні роботи поки не особливо поширені, а автомобілі літають в основному в Голлівудських фільмах, багато в чому футурологи шестидесятих виявилися праві. Але тільки не в області обчислювальної техніки: тут вони або були занадто песимістичні, прораховуючи кількість діючих комп'ютерів у 2000 році на пальцях обох рук, або занадто оптимістичні. Так, успіхи в області автоматизації обчислень, досягнуті в перші роки існування інформатики та обчислювальної техніки, призвели до необгрунтовано оптимістичним прогнозам. Наприклад, в інтерв'ю "Літературній газеті" від 1 січня 1976 один з лідерів радянської інформатики В. М. Глушков стверджував, що штучний розум, що не поступається людському, буде створено до початку XXI століття. Однак поступово стало ясно, що швидкі успіхи досягаються в рішенні тільки таких завдань інформатики, які порівняно легко алгорітмізуются, і що рішення добре алгорітмізуемих завдань становить лише незначну (до того ж найбільш рутинну) частину інтелектуальної діяльності людини.
І, тим не менш, футурологи не перестають давати прогнози на найближче (або не дуже) час. Вже в наш час Маршалл Брейн, засновник по-своєму великого порталу HowStuffWorks, написав об'ємисту статтю «Нація роботів», в якій попередив про майбутню безробіттю, винуватцями якої будуть роботи. Інші пророкують злиття реального та віртуального світів і, схоже, ця справа і справді серйозніше, ніж просто комікс, на основі якого був знятий культовий фільм «Матриця».
Спробую і я внести лепту у справу прогнозування майбутнього комп'ютеризованого і інформатизованому суспільства.
Особливістю сучасного етапу суспільного розвитку є той факт, що практично всі сфери людської діяльності охоплені глобальним явищем, який отримав назву інформатизація суспільства. Спробуємо собі уявити, якими будуть інформатика та обчислювальна техніка в другій половині XXI століття.
1. Фантастичне даний
Але перш, ніж спробувати відповісти на це питання, було б непогано спочатку визначитися з тим, що ми маємо на даний момент і, головне, які напрямки розвитку в галузі інформатики та обчислювальної техніки найбільш дієві і перспективні. Будь-яке майбутнє починається завжди в теперішньому.Питання розвитку інформатики та обчислювальної техніки ускладнюється тим, що і нинішнє-то їх розвиток складно піддається будь-яким прогнозам і прогнозами. У цій області прогнози серйозні люди і організації намагаються давати на найближчі рік-два: надто швидко і непередбачувано розвивається творча і технічна думка. Перш за все, це швидкі темпи змін у технології. Мостобудівник не стикається кожні три роки з новим сортом сталі, яка була б у десять разів міцніше найкращих сортів старої. Кораблебудівника систематично не озброюють новою технологією, вдвічі знижує вартість будівництва судна кожні два роки. Особи, що спеціалізуються в цих областях, можуть вивчати свій предмет з упевненістю, що техніка, яку вони вивчали, суттєво не зміниться протягом перших 5-10 років їх практичній діяльності. У той же час розробник обчислювальних комплексів не може бути впевнений у тому, що обрані ним технічні методи не зміняться за час закінчення одного проекту.
Отже, я вирішила просканувати Інтернет і перегорнути комп'ютерні журнали на предмет нових розробок і обчислювальних технологій, і скоро я переконалася, що навіть самі нові технології не викликають ні здивування, ні наснаги. Все це десь вже було. І, звичайно, у творах фантастичної літератури. Схоже, що сучасна інженерія рішуче не здатна запропонувати щось, що виходить за рамки уяви авторів навіть вельми посередньою фантастики. Так що доведеться нам звикати до того, що найближчим часом нічого дивного чекати не доводиться. Просто фантастичні (в сенсі, взяті з фантастики) пристосування поступово і досить буденно стають реальністю.
Чудеса мініатюризації вже сприймаються як належне, зростання продуктивності процесорів і ємності пам'яті прораховується років на п'ять вперед. Принципово нові функції програмного забезпечення згадуються одним рядком у прес-релізах.
Чим, наприклад, порадують нас дисплеї в доступному для огляду майбутньому? Те, що звичайні електронно-променеві трубки доживають свої останні роки, зрозуміло вже всім. Повсюдний перехід на плоскопанельні дисплеї - питання тільки чергового зниження цін.
Заглянувши на сторінки фантастики, ми виявляємо там цілу програму розвитку пристроїв відображення: гнучкі дисплеї, які разом із зображенням можна м'яти, як папірці, величезні екрани розміром у всю стіну, дисплеї, що створюють стереоскопічне і навіть повністю тривимірне зображення.
Стереоскопії забезпечує лише ілюзію тривимірності за рахунок ефекту бінокулярного зору. Для цього кожному оці надається своє плоске зображення, за якими мозок відновлює тривимірну сцену. Підходів до вирішення цієї технічної задачі безліч - поляризаційні окуляри, синхронізовані з кадровою розгорткою екрану, окуляри-шоломи з окремими дисплеями для кожного ока. Причому це вже масово поширені технології.
Справжнє ж тривимірне зображення відрізняється тим, що для його розглядання не потрібні пристрої на кшталт очок, а бачити його можуть одночасно кілька людей, природно, з різних місць. Фантастика? - Анітрохи. Голографія - вже давно освоєна технологія. Єдине застереження - до недавнього часу голограми були статичними.
Але от останнім часом відразу кілька інноваційних фірм заявили про те, що у них вирішено завдання створення динамічного істинно тривимірного зображення (www.visualabs.com, www.opd3d.com).
Наскрізне підключення мобільних пристроїв до Інтернету - це теж прикмета часу. Може бути, ще не сьогоднішнього, але не такого вже й далекого майбутнього. Все це забезпечується технологіями мобільного зв'язку, що йдуть на зміну стандарту GSM. Це технології GRPS, CDMA, UMTS. Повноцінне впровадження цих технологій кардинально змінить роль нинішніх кишенькових комп'ютерів. Будучи постійно підключеними до Інтернету, ці пристрої істотно розширять свою практичну корисність.
Ще кілька років тому в пресу просочилися відомості про розробку вченими NASA особливого чіпа, який, можливо, прийде на зміну нинішнім мікропроцесорах. Новинка одержала позначення FPGA (field programmable gate array - програмована матриця вентилів) і відрізняється від нинішніх "статичних" мікросхем тим, що кожен елемент програмованої матриці здатний до реконфігурації з частотою кілька тисяч разів на секунду. Як наслідок, продуктивність настільних систем, що використовують подібне рішення, виявляється на кілька порядків вище, ніж у традиційних персональних комп'ютерів. Досягається це за рахунок можливості розпаралелювання процесу обчислення шляхом створення відразу декількох одночасно працюючих процесорів на базі однієї матриці вентилів.
Звернемо увагу на інший клас пристроїв - на пристрої введення інформації. Треба відзначити, що з введенням інформації в обчислювальній техніці завжди було більше проблем, ніж з її висновком. Довгий час єдиним пристроєм введення залишалася клавіатура. Потім з'явилися миша, джойстик, сканер, звуко-та відеозапис. Однак для введення текстів - основи всіх інформаційних технологій - як і раніше не було нічого, крім клавіатури. Так тривало кілька десятків років. І ось в самому кінці XX століття відбулася тиха революція - комп'ютери знайшли нові канали введення алфавітно-цифрових даних. Мова, звичайно, йде про розпізнавання текстів та голосу.
«Озвучування» системи людина-техніка йде і з іншого боку.
Дуже може бути, що незабаром автомобіль буде в змозі сам говорити водієві, куди потрібно їхати. Унікальною навігаційною системою збирається забезпечити свою продукцію японська Honda (http://www.honda.com), яка обіцяє включати в стандартну комплектацію автомобілів Acura RL "електронного штурмана", здатного розпізнавати людську мову і спілкуватися з водієм на звичайній мові. Якщо планам японського автогіганта судилося збутися, то Honda стане першим автовиробником, який забезпечить серійні машини навігаційною системою з мовним інформатором і голосовою системою управління. Причому відбудеться це вже в нинішньому році - початок поставок "балакучих" машин намічено на осінь-зиму 2004
Підійдемо до іншого найважливішого напряму розвитку технологій - до систем штучного інтелекту. Число прикладів таких систем у фантастиці невичерпний. Однак нічого подібного фантастичним образам штучного інтелекту на практиці реалізувати поки не вдається. Філософи продовжують дискусію про те, що таке розум і інтелект і чи може в принципі пристрій, створений руками людини, бути їх носієм. А тим часом інженери продовжують у створювати системи з усе більш складною поведінкою (www.lii.newmail.ru, www.mindpixel.com).
Приміром, економічно дуже привабливою (і, головне, затребуваною!) Зараз є діяльність, спрямована на подолання наслідків "інформаційного вибуху", явища, пов'язаного з лавиноподібним збільшенням потоку інформації, який вже просто не піддається відстеження. Між тим, розбиття даних на категорії і сортування інформації за темами - класичні задачі, пов'язані з області штучного інтелекту. А це може означати, що компанії, що спеціалізуються на проведенні досліджень в галузі розробки та створення інтелектуальних систем, знову можуть завоювати "симпатії" інвесторів. Тим більше що кількість наукових колективів, що спеціалізуються на створенні "машинного розуму", відчутно скоротилося в порівнянні з початком 1980-х років.
Інженери компанії IBM в даний час працюють над проектуванням і побудовою самодіагностіруемих і самоналагоджувальних систем, які, як очікується, будуть більш стійкі до пошкоджень в порівнянні з нинішніми комп'ютерами і зможуть функціонувати, практично, без людського догляду.
Вже досить давно як раз в задачах, пов'язаних з штучним інтелектом, застосовуються так звані нейронні мережі. Нейронна мережа - це архітектура комп'ютера, побудована за аналогією з будовою людського мозку. Її елементами є елементарні комірки - нейрони, які квазіслучайно пов'язані один з одним. У результаті зовнішнього впливу (наприклад, отримання на вхід зображення) деякі нейрони збуджуються, по нейронної мережі передаються сигнали, і, в кінцевому рахунку, мережа переходить у новий стан, яке можна дізнатися на її виході. Наприклад, вона може повідомити, що упізнала зображення або голос, а може, навпаки, укласти, що зразок їй незнайомий.
І тут починається процес навчання нейронної мережі. Якщо відповідь правильна, мережа отримує заохочення, яке зміцнює ті зв'язки між нейронами, які забезпечили правильну відповідь. В іншому випадку ці зв'язки будуть ослаблені. Виявляється, що правильно сконструйовані мережі можна досить швидко навчити, наприклад, розпізнавати вельми складні події, для яких украй важко знайти формальні критерії відбору при алгоритмічній програмуванні (www.neuropower.de / ris, www.orc.ru/ ~ stasson / menu.html ).
Рішення на основі нейронних мереж стають все більш досконалими. Вже сьогодні є чимало вражаючих розробок. База додатків нейронних мереж просто величезна: виявлення фальшивих кредитних карток, прогнозування змін на фондовій біржі, складання кредитних планів, оптичне розпізнавання символів, профілактика і діагностика захворювань людини, спостереження за технічним станом машин і механізмів, автоматичне керування рухом автомобіля, прийняття рішень при посадці пошкодженого літального апарату і т.д. [14]. Подальші успіхи в розробці штучних нейронних мереж будуть залежати від подальшого розуміння принципів роботи людського мозку, але тут є і зворотний зв'язок: штучні нейронні мережі є одним із засобів, за допомогою яких вдосконалюється наше уявлення про процеси, що відбуваються в нервовій системі людини, виступаючи в якості моделей відповідних процесів.
Нейромережеві технології надають сьогодні широкі можливості для вирішення завдань прогнозування, обробки сигналів і розпізнавання образів. З огляду на високі темпи зростання обсягів накопиченої в сучасних сховищах даних інформації, роль нейронних мереж важко переоцінити.
На думку фахівців, інтелектуальний аналіз даних увійде до десятки найважливіших інформаційних технологій. В останні роки почалося активне впровадження нейромережевої технології. Її активно використовують такі великі корпорації як American Exdivss, Lockheed і багато інших. Природно, у відповідь на цей інтерес на ринку програмних засобів стали з'являтися відповідні інструментальні засоби.
І ось ще одна така фантастична технологія, як нейро-імплантанти. Сама ідея нейроімплантанта гранично проста: відомо, що нервові імпульси являють собою електричні сигнали. Належним чином приєднавши електроди, їх можна реєструвати, а можна і породжувати. Проблема лише в тому, щоб розуміти сенс нервових імпульсів - біострумів. На жаль, у цій справі прогрес йде далеко не фантастичними темпами. У мозку відомо безліч зон, що відповідають за різні процеси життєдіяльності та пов'язаних з певними видами розумової активності. Але практично нічого більше поки дізнатися не вдається. Це і зрозуміло. У нейронної мережі - грубої моделі мозку - теж не можна надати будь-то конкретний зміст станом окремого нейрона і окремим сигналах, що передаються між нейронами.
У результаті всі фантазії про створення контролера прямого доступу в людську пам'ять, про перенесення властивостей людської особистості на машинний носій і про інші подібні технічних забавах так і залишаються фантазіями. Та все ж деякі можливості на шляху сполучення людини з машиною є. З певними застереженнями «під'єднатися» вдається до периферійних зон нервової системи людини. У цьому напрямку йдуть роботи зі створення так званих активних протезів, які реагують на імпульси, що надходять по нервових волокнах (www.kv. minsk.by/index2000433901.htm).
Є й інший шлях, в чомусь, мабуть, більш перспективний. Він полягає у додаванні людині нових інструментів впливу на зовнішній світ. На голові пацієнта закріплюються електроди енцефалографа, що реєструє стан певної зони мозку. У залежності від її активності на екрані, куди дивиться випробуваний, наприклад, переміщається курсор. Після певного часу тренування (20-60 годин) випробуваний опиняється в стані свідомо переміщати курсор (forum. rust.ru / cgi-bin / forum.pl.cgi? Lukian & r1756).
У пресі вже неодноразово повідомлялося про подібні експерименти за участю безнадійно паралізованих людей, але з часом ці методики можна буде поширити і на здорових людей, даючи їм нові можливості взаємодії із зовнішнім світом, у тому числі і з комп'ютерами (www.zdnet.ru / news . asp? ID = 1077).
Останнім часом в інформатиці особлива увага приділяється колу проблем, які останнім часом часто називають загальним терміном "м'які обчислення". Сам цей термін приймають далеко не всі фахівці з штучного інтелекту, але якщо говорити не про слова, а про те, що за ними стоїть, то можна стверджувати, що проблематика "м'яких обчислень" є однією з центральних у проблеми штучного інтелекту. У жорстких міркуваннях, пов'язаних з кількісними розрахунками, довгими послідовностями суворих логічних умовиводів, людина сильно поступається комп'ютера. У тих областях, де такі міркування - необхідна частина професії (точні науки, рахункова робота, шахи), відповідні навички виробляються роками і вимагають постійного тренування. Основні ж інтелектуальні процеси людини, як правило, - "м'які". У них замість чіткості присутній розмитість, замість кількісних оцінок - якісні, замість точності - приблизність, замість тотожності - подібність, замість істинності - правдоподібність, замість докази - аргументація.
Міркування людини, як правило, неточні - вони всього лише правдоподібні, часто логічно некоректні, не зберігають істинність. Суворе логічне міркування - надто повільне навіть для комп'ютера, воно містить дуже багато кроків, крім того, воно вимагає повноти інформації. У побутових ситуаціях, коли треба приймати швидкі рішення, у людини немає ні часу, ні всієї потрібної інформації. Але саме в цих - сильно недовизначених, слабкоструктурованих ситуаціях людина діє ефективніше комп'ютера, хоча часто він навіть не може добре сформулювати ні правила, за якими він діє, ні навіть поняття, в термінах яких він описує проблему, що виникла.
Зростаючий в штучному інтелекті інтерес до м'яких обчислень пов'язаний з прагненням зрозуміти ефективність механізмів мозку, успішно використовують цю "м'якість", спробувати побудувати адекватні моделі цих механізмів, щоб, у кінцевому рахунку, використовувати їх для створення нових інформаційних технологій.
Отже, начорно розглянувши, де знаходиться електронно-обчислювальна еволюція, спробуємо визначити, в якому напрямку буде розвиватися інформатика і обчислювальна техніка до другої половини XXI століття.
Вченими встановлено, що до настання нашої ери, тобто до Різдва Христового для подвоєння людських знань було потрібно цілих 2000 років. Ясна річ, що неспішні міркування давньогрецьких філософів "про суть речей" якраз і відповідали цим темпам. Зараз же, мабуть, стародавні мислителі не те, що пофілософствувати, просто думка вголос висловити не встигли б. До винаходу Гуттенбергом друкарства для подвоєння всієї відомої людству інформації було потрібно 1000 років. До кінця XIX століття термін цей скоротився до 100 років, а починаючи з 1920 року - до 40 років. Далі все стало згадуватися як у прискореному кіно: період, за який знання людства подвоювалися, починаючи з 1950 року, склав 30 років; з 1980 року - 15 років; а з 2000 року період подвоєння знань скоротився до 4-5 років! Іншими словами, якщо на початку XX століття фахівець, здобувши вищу освіту, відчував себе впевнено протягом 20-30 років, то на початку ХХI "період напіврозпаду знань" скоротився до 5 років ...
Ще одна важлива змінна для розуміння еволюційної проблеми - швидкість зменшення ресурсоємності (маси, об'єму, часу, витраченого на виробництво будь-яких виробів людських рук). Крива ресурсоємності в області обчислювальної техніки спочатку, як їй і належить, росла, але в останні роки вона отримала тенденцію зменшення: наочним свідченням цього є те, що вартість комп'ютерної техніки в кращому випадку залишається на одному рівні, а в середньому плавно і постійно знижується вниз .
Отже, ресурсомісткість виробництва падає, зате інформаційний ресурс стрімко наростає. При нинішніх темпах розвитку дуже скоро в історії людства відбудеться небувале подія: інформація виявиться ценней матеріального ресурсу. А втім, хіба і зараз програмний продукт не варто часом дорожче, ніж сам комп'ютер?
Ця закономірність яскраво проявилася в останні півстоліття в Японії: ресурсів практично ніяких, зате культ інтелекту, знань, інформаційних технологій вивів країну в світові лідери. Сучасні нанотехнології переконують: якихось молекул достатньо, щоб отримати все, що потрібно. Ресурс мінімальний. Зате інформація - величезна.
Не виключено, що подібний переворот стійкою раніше піраміди, на якій грунтується наша цивілізація, відбудеться в найближчі півстоліття. За своїми наслідками він може виявитися більш значним, ніж навіть високотехнологічний вибух останнього півстоліття. І давати які-небудь прогнози в цьому напрямку - це практично напевно потрапити пальцем у небо. Тут вступають в дію «революційні» і «катастрофічні» закони. У сенсі, закони теорії катастроф, переконливо доводять, що помах крил метелика в сельві Амазонки може викликати ураган у Північній Балтиці [2, 80-92].
Коли інформація стає важливіше ресурсів, світ закономірно вступає у фазу нестійкого розвитку. Після мусять струсів і різноманітних революцій, епітети до яких належить ще придумати, наша технологічна цивілізація знову увійде у відносно стійку смугу розвитку.
Але якою вона буде?
Невідомо.
Тепер спробуємо розглянути більш «м'які» сценарії розвитку, без критичних фаз і точок біфуркацій. Уявімо собі, що еволюція інформатики та обчислювальної техніки буде йти плавно і з відносно невисоким зростом прискорення.
У цьому випадку в найближчі десятиліття нас, природно, чекають подальші технологічні прориви.
Велике значення придбає інформаційна безпека, особливо в частині однією з її найважливіших складових - ідентифікації користувачів. Перше рішення у цій галузі - символьні паролі, примітивні, легко забуваються і легко «зламують», ще в першій половині XXI століття стануть частиною історії. Кожен користувач буде ідентифікуватися за допомогою біометричної інформації.
Біометричний контроль доступу - це автоматизований метод, за допомогою якого шляхом перевірки (дослідження) унікальних фізіологічних особливостей або поведінкових характеристик людини здійснюється ідентифікація особи. Фізіологічні особливості (папілярний візерунок пальця, геометрія долоні, риси обличчя або малюнок (модель) райдужної оболонки ока і т. п.) є постійними фізичними характеристиками людини. Даний тип вимірювань (перевірки) практично незмінний так само, як і самі фізіологічні характеристики. На відміну від традиційного пароля, біометрична характеристика не може бути забута, втрачена або вкрадена. Оскільки біометричні характеристики кожної окремої особистості унікальні, вони можуть використовуватися для запобігання крадіжки або шахрайства з великим ступенем надійності.
Отже, у другій половині XXI століття електронні системи стануть розпізнавати користувачів по голосу, тембру мови або по дотику руки.
Далі. Інформаційні технології будуть впроваджуватися у всіх можливих і неможливих сферах життя. На зміну примітивним роботам, які виконують найпростіші механічні функції, прийдуть пристрої, що володіють елементами штучного інтелекту. Безсумнівно зручність використання машин з точки зору клієнта: вони працюють швидко, вартість їх послуг невелика, що відбивається на ціні товару. З цього можна зробити висновок - все, що працює добре, швидко поширюється. А значить, що в найближчі роки нас чекає повсюдна автоматизація обслуговування. Наприклад, їжа у всіх ресторанах швидкого харчування буде продаватися автоматично.
Наступним кроком будуть автономні гуманоїдні роботи. Honda своїм роботом ASIMO довела, що більша частина проблем, наприклад, з ходьбою, вже вирішена.
Тим же шляхом ідуть Sony й інші виробники. Вистачило двох десятиліть на те, щоб інженери отримали гуманоїдні тіло, чинне з витонченістю Жизель, з точністю Звіробоя і силою Термінатора.
Десятиліття науково-дослідної роботи над автономними роботами і штучним інтелектом нарешті почали приносити плоди.
Ще в першій половині цього століття перші машини, які можуть бачити, чути, пересуватися і управляти об'єктами на рівні, еквівалентному людському, вийдуть з лабораторій на ринок. Ці роботи поки не зможуть мислити творчо подібно до людей, але на що ж та сама друга половина XXI століття?
Можливо, до середини XXI століття здійсниться третій технічна революція: габаритні сучасні комп'ютери мутують в особливі мікроорганізми діаметром всього п'ять-шість міліметрів. Мікромініатюризація та нанотехнології дозволять створити штучні нейронні мережі з числом сполук, що перевершує число з'єднань мозку.
Далі. Оперуючи законом Мура, який, грубо кажучи, говорить, що потужності комп'ютерів подвоюються кожні 1,5-2 роки, можна вирахувати, що в 2020 році процесори домашніх комп'ютерів будуть здатні на 10 трильйонів операцій за секунду. У такого комп'ютера буде терабайт оперативної пам'яті, а даних в ньому вміститься один-два петабайта. У 2040-му ж році комп'ютер повинен бути в тисячу разів потужніша машини з 2020-го. Обробляючи дані зі швидкістю квадрильйон дій в секунду, цей комп'ютер фактично буде еквівалентом людського мозку.
Отже, після 2050 року повинні з'являться комп'ютери, що перевершують людський мозок. Чи означає це, що комп'ютер обійде людини «за всіма статтями»?
І ось тут ми підходом до ще одного перспективного напрямку розвитку інформатики та обчислювальної техніки.
Всі ми знаємо, що комп'ютери складаються з апаратури і програмного забезпечення - hardware & software. Об'єднують комп'ютери мережі - netware. Однак дуже часто при створенні та розвитку інформаційної системи зовсім не беруть до виду ще одну складову - людей, які всією цією технікою будуть користуватися. Назвемо її peopleware. Можна сказати, що peopleware - це програми, закладені не в комп'ютери, а в голови людей, які цими комп'ютерами користуються.
В даний час часто-густо виявляється, що в потужних інформаційних системах використовується лише малий відсоток їх можливостей, оскільки в соціумі збережений старий, звичний оборот інформації. Багато операцій, які могли б виконуватися автоматично, доводиться робити вручну, і звідси з'являються дублювання, помилки, затримки.
Причина проста. Інформаційною системою є, скажімо, не комп'ютерна підсистема фірми, але вся фірма в цілому. І тому програмуватися, налаштовуватися і регламентуватиме вона повинна в усіх своїх частинах.
А, як ми бачимо, при всьому величезному технічному прогресі, коли комп'ютери не тільки далеко обійшли в складних математичних обчисленнях і в швидкості реакції, але навіть і виграють в шахи у чемпіонів світу, жоден суперкомп'ютер не виявився здатним конкурувати з людиною в творчості і в вирішенні парадоксальних завдань. Жоден комп'ютер поки не може дати точну відповідь на питання: чи піде Світлана з п'ятої квартири від чоловіка? А от її сусідка тітка Клава не тільки дасть правильну відповідь, але й точно скаже, до кого і коли повернеться.
Що ж, якщо ми не можемо навчити машину не тільки мислити, але, тим більше, мислити творчо, то є сенс попрацювати в іншому напрямі: у напрямку інтеграції машинної точності і швидкодії і людської непередбачуваності і «творчесткості».
Перші спроби цього є, до речі, вже і зараз. У вересні 2000 р. Compaq запустила нове лозунгово звернення до дійсних людських цінностей: "Надихаючі технології: запрошуємо в нову еру інформації". Новий девіз компанії - Inspiration Technology - у фірмових проспектах російською мовою звучав ще більш інтригуюче, як "Технології натхнення від Compaq". Ідеологи Compaq вважали, що компанія більше не повинна обмежувати себе технологіями обчислень. Головна мета - розкрити творчий потенціал користувачів, надати їм повсякденні інструменти натхнення в роботі з різноманітною інформацією та ресурсами Інтернету.
Природно, що злиття людини і машини почнеться з простого: з повної і повсюдної комп'ютеризації. Вже найближчим часом у розвинених країнах будинки середнього класу й еліти будуть обладнані комп'ютерними системами управління домашніми пристроями, а до середини століття складно буде уявити і халупу в Бразилії без хоча б простенької комп'ютерно-побутової системи, що управляється за допомогою голосу і жестів, і без електронної книги, яка зберігає у своїй пам'яті мільйони літературних творів.
Але подібна співпраця стане не тільки зовнішнім і поверхневим, а й внутрішнім: поява та поширення техніки імплантації обчислювальних керованих пристроїв з прямим доступом до нейронів до 2030 року - цілком реальна річ [12].
У 2050 році може наступити царство так званих нанопристроїв («інтелектуальної пилу»), що призведе до розмиття межі між кібер-і реальним простором (і так вже нестійкою - спасибі «Матриці» та он-лайн ігор), а, отже, до ще бульшим злиття людини і «комп'ютера».
Здається, що тоді система «інформатика» + «обчислювальна техніка» втратить свій сенс, переродившись в більш складне (у тому числі і структурно) освіту: «інформатика» + «обчислювальна техніка» + «людина». Не просто користувач, сколочують потрібні клавіші. У другій половині XXI століття, людина з комп'ютером буде входити у контакт не тільки з допомогою пальців рук (клавіатура, мишка), а набагато більш всеосяжним чином. Про голосовий зв'язок ми вже говорили, це справа найближчого майбутнього. І навіть те, що людина може керувати комп'ютером тільки за допомогою руху зіниць, - це теж успішно розробляється зараз напрямок. Справа більш віддаленого майбутнього - навчитися керувати технікою за допомогою внутрішніх, психологічних рухів: силою думки (мислення-то, як відомо, має електричну форму), емоційними проявами (такий ось «правнук» детектора брехні, здатний відстежити дрібні зміни емоцій людини) і так далі.
Але тут ми знову входимо в область фантазій. Симбіоз людини і комп'ютера на молекулярному рівні - тут є від чого завмерти духу. І побажати собі жити довго, щоб побачити такі чудеса.
Але є ще один варіант розвитку інформатики та обчислювальної техніки. Він полягає в тому, що людство знайде собі нову, ще більш цікаву іграшку і з усією пристрастю вченого, інженера і бізнесмена кинеться до неї. І комп'ютеризація припинить розвиватися по «експонента в квадраті», еволюціонуючи набагато більш спокійно і солідно, як, наприклад, це зараз відбувається з автомобільною технікою або появою нових будівельних матеріалів.
Приклад такого «зупиненого» розвитку - попередня «іграшка» - фізика. Після лавиноподібного розвитку першої половини ХХ століття, після відкриття незвичайних таємниць мікросвіту і знаходження зовсім джерел енергії, у другій половині століття, на жаль, ця наука здала свої позиції лідера цивілізації. Пальму першості несподівано перехопили інформатика і обчислювальна техніка, дуже можливо, до речі, щоб через деякий час передати її - але кому? На це питання складно відповісти.
І в цьому випадку зовнішність інформатики та обчислювальної техніки далекого майбутнього буде залежати від того, на якому етапі їх розвитку її позбавлять лідируючого положення. Після цього в цій галузі будуть з'являтися нові розробки і нові досягнення, але все це буде набагато більш спокійно і банально. І, не виключено, що нанотехнології і злиття реального і кібернетичного світів спіткає та ж доля, що і у керованого термоядерного синтезу і штучного інтелекту, чиє втілення все переноситься й переноситься з найближчого майбутнього на більш віддаленого.
І так без кінця ...
2. Арнольд В.І. Теорія катастроф. - М., Наука, 1990.
3. В 2055 року роботи залишать людей без роботи / / Ел. публікація http://www.membrana.ru/articles/technic/2003/08/07/204900.html
4. Громов Г.Р. Від гіперкнігі до гіпермозгу: інформаційні технології епохи Інтернету. Есе, діалоги, нариси. - М., 1986.
5. Кути І. балакучий автомобіль / / Комп'ютер бізнес Маркет, 20.9.2002, № 39.
6. Кути І. Суперкомп'ютер на столі? Цілком реально ... / / Комп'ютер бізнес Маркет, 13.9.2002, № 38.
7. Лопухіна Є.М., Захаренко А.Б. Генерація ідей та інженерне творчість: Уч. посібник. - М.: Изд-во МЕІ, 1999. - 159 с.
8. Основи інформаційних технологій: Уч. посібник / Н.А. Вітюгова та ін - К.: НГУ, 1998. - 100 с.
9. Острейковскій В.А. Інформатика: Учеб. для вузів. - М.: Вищ. шк., 1999. - 511 с.
10. Семенюк Е.П. Інформатика: здобутки, перспективи, можливості. - М.: Наука, 1988. - 176 с.
11. Сергєєв А. Технології ІІІ тисячоліття / / Світ Internet, № 1, 2001, С. 14-17.
12. Тесакова Н. Нова вакансія: квантовий директор / / Ел. публікація http://www.ione.ru/scripts/comments.asp?c=x&ItemID=3666&CommentID=3693&ItemType=2
13. Футурологи 1960-х: у ХХI столітті людині не буде чого робити / / http://www.membrana.ru/articles/global/2003/04/30/234200.html
14. Юр'єва Н. Нейромережеві технології / / Комп'ютер бізнес Маркет, 14.10.2002, № 42.
Міркування людини, як правило, неточні - вони всього лише правдоподібні, часто логічно некоректні, не зберігають істинність. Суворе логічне міркування - надто повільне навіть для комп'ютера, воно містить дуже багато кроків, крім того, воно вимагає повноти інформації. У побутових ситуаціях, коли треба приймати швидкі рішення, у людини немає ні часу, ні всієї потрібної інформації. Але саме в цих - сильно недовизначених, слабкоструктурованих ситуаціях людина діє ефективніше комп'ютера, хоча часто він навіть не може добре сформулювати ні правила, за якими він діє, ні навіть поняття, в термінах яких він описує проблему, що виникла.
Зростаючий в штучному інтелекті інтерес до м'яких обчислень пов'язаний з прагненням зрозуміти ефективність механізмів мозку, успішно використовують цю "м'якість", спробувати побудувати адекватні моделі цих механізмів, щоб, у кінцевому рахунку, використовувати їх для створення нових інформаційних технологій.
Отже, начорно розглянувши, де знаходиться електронно-обчислювальна еволюція, спробуємо визначити, в якому напрямку буде розвиватися інформатика і обчислювальна техніка до другої половини XXI століття.
2. Куди націлена стріла часу?
Перш за все відзначимо, що один із показників розвитку людської цивілізації - швидкість, з якою збільшуються знання людей про навколишній світ або, інакше кажучи, сумарний обсяг даних, відомий людству. Так ось, період, за який відбувається подвоєння обсягу доступної людям інформації, дозволяє побічно судити про темпи розвитку людського суспільства. І темпи ці, треба визнати, вражаючі.Вченими встановлено, що до настання нашої ери, тобто до Різдва Христового для подвоєння людських знань було потрібно цілих 2000 років. Ясна річ, що неспішні міркування давньогрецьких філософів "про суть речей" якраз і відповідали цим темпам. Зараз же, мабуть, стародавні мислителі не те, що пофілософствувати, просто думка вголос висловити не встигли б. До винаходу Гуттенбергом друкарства для подвоєння всієї відомої людству інформації було потрібно 1000 років. До кінця XIX століття термін цей скоротився до 100 років, а починаючи з 1920 року - до 40 років. Далі все стало згадуватися як у прискореному кіно: період, за який знання людства подвоювалися, починаючи з 1950 року, склав 30 років; з 1980 року - 15 років; а з 2000 року період подвоєння знань скоротився до 4-5 років! Іншими словами, якщо на початку XX століття фахівець, здобувши вищу освіту, відчував себе впевнено протягом 20-30 років, то на початку ХХI "період напіврозпаду знань" скоротився до 5 років ...
Ще одна важлива змінна для розуміння еволюційної проблеми - швидкість зменшення ресурсоємності (маси, об'єму, часу, витраченого на виробництво будь-яких виробів людських рук). Крива ресурсоємності в області обчислювальної техніки спочатку, як їй і належить, росла, але в останні роки вона отримала тенденцію зменшення: наочним свідченням цього є те, що вартість комп'ютерної техніки в кращому випадку залишається на одному рівні, а в середньому плавно і постійно знижується вниз .
Отже, ресурсомісткість виробництва падає, зате інформаційний ресурс стрімко наростає. При нинішніх темпах розвитку дуже скоро в історії людства відбудеться небувале подія: інформація виявиться ценней матеріального ресурсу. А втім, хіба і зараз програмний продукт не варто часом дорожче, ніж сам комп'ютер?
Ця закономірність яскраво проявилася в останні півстоліття в Японії: ресурсів практично ніяких, зате культ інтелекту, знань, інформаційних технологій вивів країну в світові лідери. Сучасні нанотехнології переконують: якихось молекул достатньо, щоб отримати все, що потрібно. Ресурс мінімальний. Зате інформація - величезна.
Не виключено, що подібний переворот стійкою раніше піраміди, на якій грунтується наша цивілізація, відбудеться в найближчі півстоліття. За своїми наслідками він може виявитися більш значним, ніж навіть високотехнологічний вибух останнього півстоліття. І давати які-небудь прогнози в цьому напрямку - це практично напевно потрапити пальцем у небо. Тут вступають в дію «революційні» і «катастрофічні» закони. У сенсі, закони теорії катастроф, переконливо доводять, що помах крил метелика в сельві Амазонки може викликати ураган у Північній Балтиці [2, 80-92].
Коли інформація стає важливіше ресурсів, світ закономірно вступає у фазу нестійкого розвитку. Після мусять струсів і різноманітних революцій, епітети до яких належить ще придумати, наша технологічна цивілізація знову увійде у відносно стійку смугу розвитку.
Але якою вона буде?
Невідомо.
Тепер спробуємо розглянути більш «м'які» сценарії розвитку, без критичних фаз і точок біфуркацій. Уявімо собі, що еволюція інформатики та обчислювальної техніки буде йти плавно і з відносно невисоким зростом прискорення.
У цьому випадку в найближчі десятиліття нас, природно, чекають подальші технологічні прориви.
Велике значення придбає інформаційна безпека, особливо в частині однією з її найважливіших складових - ідентифікації користувачів. Перше рішення у цій галузі - символьні паролі, примітивні, легко забуваються і легко «зламують», ще в першій половині XXI століття стануть частиною історії. Кожен користувач буде ідентифікуватися за допомогою біометричної інформації.
Біометричний контроль доступу - це автоматизований метод, за допомогою якого шляхом перевірки (дослідження) унікальних фізіологічних особливостей або поведінкових характеристик людини здійснюється ідентифікація особи. Фізіологічні особливості (папілярний візерунок пальця, геометрія долоні, риси обличчя або малюнок (модель) райдужної оболонки ока і т. п.) є постійними фізичними характеристиками людини. Даний тип вимірювань (перевірки) практично незмінний так само, як і самі фізіологічні характеристики. На відміну від традиційного пароля, біометрична характеристика не може бути забута, втрачена або вкрадена. Оскільки біометричні характеристики кожної окремої особистості унікальні, вони можуть використовуватися для запобігання крадіжки або шахрайства з великим ступенем надійності.
Отже, у другій половині XXI століття електронні системи стануть розпізнавати користувачів по голосу, тембру мови або по дотику руки.
Далі. Інформаційні технології будуть впроваджуватися у всіх можливих і неможливих сферах життя. На зміну примітивним роботам, які виконують найпростіші механічні функції, прийдуть пристрої, що володіють елементами штучного інтелекту. Безсумнівно зручність використання машин з точки зору клієнта: вони працюють швидко, вартість їх послуг невелика, що відбивається на ціні товару. З цього можна зробити висновок - все, що працює добре, швидко поширюється. А значить, що в найближчі роки нас чекає повсюдна автоматизація обслуговування. Наприклад, їжа у всіх ресторанах швидкого харчування буде продаватися автоматично.
Наступним кроком будуть автономні гуманоїдні роботи. Honda своїм роботом ASIMO довела, що більша частина проблем, наприклад, з ходьбою, вже вирішена.
Тим же шляхом ідуть Sony й інші виробники. Вистачило двох десятиліть на те, щоб інженери отримали гуманоїдні тіло, чинне з витонченістю Жизель, з точністю Звіробоя і силою Термінатора.
Десятиліття науково-дослідної роботи над автономними роботами і штучним інтелектом нарешті почали приносити плоди.
Ще в першій половині цього століття перші машини, які можуть бачити, чути, пересуватися і управляти об'єктами на рівні, еквівалентному людському, вийдуть з лабораторій на ринок. Ці роботи поки не зможуть мислити творчо подібно до людей, але на що ж та сама друга половина XXI століття?
Можливо, до середини XXI століття здійсниться третій технічна революція: габаритні сучасні комп'ютери мутують в особливі мікроорганізми діаметром всього п'ять-шість міліметрів. Мікромініатюризація та нанотехнології дозволять створити штучні нейронні мережі з числом сполук, що перевершує число з'єднань мозку.
Далі. Оперуючи законом Мура, який, грубо кажучи, говорить, що потужності комп'ютерів подвоюються кожні 1,5-2 роки, можна вирахувати, що в 2020 році процесори домашніх комп'ютерів будуть здатні на 10 трильйонів операцій за секунду. У такого комп'ютера буде терабайт оперативної пам'яті, а даних в ньому вміститься один-два петабайта. У 2040-му ж році комп'ютер повинен бути в тисячу разів потужніша машини з 2020-го. Обробляючи дані зі швидкістю квадрильйон дій в секунду, цей комп'ютер фактично буде еквівалентом людського мозку.
Отже, після 2050 року повинні з'являться комп'ютери, що перевершують людський мозок. Чи означає це, що комп'ютер обійде людини «за всіма статтями»?
І ось тут ми підходом до ще одного перспективного напрямку розвитку інформатики та обчислювальної техніки.
Всі ми знаємо, що комп'ютери складаються з апаратури і програмного забезпечення - hardware & software. Об'єднують комп'ютери мережі - netware. Однак дуже часто при створенні та розвитку інформаційної системи зовсім не беруть до виду ще одну складову - людей, які всією цією технікою будуть користуватися. Назвемо її peopleware. Можна сказати, що peopleware - це програми, закладені не в комп'ютери, а в голови людей, які цими комп'ютерами користуються.
В даний час часто-густо виявляється, що в потужних інформаційних системах використовується лише малий відсоток їх можливостей, оскільки в соціумі збережений старий, звичний оборот інформації. Багато операцій, які могли б виконуватися автоматично, доводиться робити вручну, і звідси з'являються дублювання, помилки, затримки.
Причина проста. Інформаційною системою є, скажімо, не комп'ютерна підсистема фірми, але вся фірма в цілому. І тому програмуватися, налаштовуватися і регламентуватиме вона повинна в усіх своїх частинах.
А, як ми бачимо, при всьому величезному технічному прогресі, коли комп'ютери не тільки далеко обійшли в складних математичних обчисленнях і в швидкості реакції, але навіть і виграють в шахи у чемпіонів світу, жоден суперкомп'ютер не виявився здатним конкурувати з людиною в творчості і в вирішенні парадоксальних завдань. Жоден комп'ютер поки не може дати точну відповідь на питання: чи піде Світлана з п'ятої квартири від чоловіка? А от її сусідка тітка Клава не тільки дасть правильну відповідь, але й точно скаже, до кого і коли повернеться.
Що ж, якщо ми не можемо навчити машину не тільки мислити, але, тим більше, мислити творчо, то є сенс попрацювати в іншому напрямі: у напрямку інтеграції машинної точності і швидкодії і людської непередбачуваності і «творчесткості».
Перші спроби цього є, до речі, вже і зараз. У вересні 2000 р. Compaq запустила нове лозунгово звернення до дійсних людських цінностей: "Надихаючі технології: запрошуємо в нову еру інформації". Новий девіз компанії - Inspiration Technology - у фірмових проспектах російською мовою звучав ще більш інтригуюче, як "Технології натхнення від Compaq". Ідеологи Compaq вважали, що компанія більше не повинна обмежувати себе технологіями обчислень. Головна мета - розкрити творчий потенціал користувачів, надати їм повсякденні інструменти натхнення в роботі з різноманітною інформацією та ресурсами Інтернету.
Природно, що злиття людини і машини почнеться з простого: з повної і повсюдної комп'ютеризації. Вже найближчим часом у розвинених країнах будинки середнього класу й еліти будуть обладнані комп'ютерними системами управління домашніми пристроями, а до середини століття складно буде уявити і халупу в Бразилії без хоча б простенької комп'ютерно-побутової системи, що управляється за допомогою голосу і жестів, і без електронної книги, яка зберігає у своїй пам'яті мільйони літературних творів.
Але подібна співпраця стане не тільки зовнішнім і поверхневим, а й внутрішнім: поява та поширення техніки імплантації обчислювальних керованих пристроїв з прямим доступом до нейронів до 2030 року - цілком реальна річ [12].
У 2050 році може наступити царство так званих нанопристроїв («інтелектуальної пилу»), що призведе до розмиття межі між кібер-і реальним простором (і так вже нестійкою - спасибі «Матриці» та он-лайн ігор), а, отже, до ще бульшим злиття людини і «комп'ютера».
Здається, що тоді система «інформатика» + «обчислювальна техніка» втратить свій сенс, переродившись в більш складне (у тому числі і структурно) освіту: «інформатика» + «обчислювальна техніка» + «людина». Не просто користувач, сколочують потрібні клавіші. У другій половині XXI століття, людина з комп'ютером буде входити у контакт не тільки з допомогою пальців рук (клавіатура, мишка), а набагато більш всеосяжним чином. Про голосовий зв'язок ми вже говорили, це справа найближчого майбутнього. І навіть те, що людина може керувати комп'ютером тільки за допомогою руху зіниць, - це теж успішно розробляється зараз напрямок. Справа більш віддаленого майбутнього - навчитися керувати технікою за допомогою внутрішніх, психологічних рухів: силою думки (мислення-то, як відомо, має електричну форму), емоційними проявами (такий ось «правнук» детектора брехні, здатний відстежити дрібні зміни емоцій людини) і так далі.
Але тут ми знову входимо в область фантазій. Симбіоз людини і комп'ютера на молекулярному рівні - тут є від чого завмерти духу. І побажати собі жити довго, щоб побачити такі чудеса.
Але є ще один варіант розвитку інформатики та обчислювальної техніки. Він полягає в тому, що людство знайде собі нову, ще більш цікаву іграшку і з усією пристрастю вченого, інженера і бізнесмена кинеться до неї. І комп'ютеризація припинить розвиватися по «експонента в квадраті», еволюціонуючи набагато більш спокійно і солідно, як, наприклад, це зараз відбувається з автомобільною технікою або появою нових будівельних матеріалів.
Приклад такого «зупиненого» розвитку - попередня «іграшка» - фізика. Після лавиноподібного розвитку першої половини ХХ століття, після відкриття незвичайних таємниць мікросвіту і знаходження зовсім джерел енергії, у другій половині століття, на жаль, ця наука здала свої позиції лідера цивілізації. Пальму першості несподівано перехопили інформатика і обчислювальна техніка, дуже можливо, до речі, щоб через деякий час передати її - але кому? На це питання складно відповісти.
І в цьому випадку зовнішність інформатики та обчислювальної техніки далекого майбутнього буде залежати від того, на якому етапі їх розвитку її позбавлять лідируючого положення. Після цього в цій галузі будуть з'являтися нові розробки і нові досягнення, але все це буде набагато більш спокійно і банально. І, не виключено, що нанотехнології і злиття реального і кібернетичного світів спіткає та ж доля, що і у керованого термоядерного синтезу і штучного інтелекту, чиє втілення все переноситься й переноситься з найближчого майбутнього на більш віддаленого.
І так без кінця ...
Література
1. Айламазян А.К., Стась Є.В. Інформатика та теорія розвитку. - М.: Наука, 1989. - 174 с.2. Арнольд В.І. Теорія катастроф. - М., Наука, 1990.
3. В 2055 року роботи залишать людей без роботи / / Ел. публікація http://www.membrana.ru/articles/technic/2003/08/07/204900.html
4. Громов Г.Р. Від гіперкнігі до гіпермозгу: інформаційні технології епохи Інтернету. Есе, діалоги, нариси. - М., 1986.
5. Кути І. балакучий автомобіль / / Комп'ютер бізнес Маркет, 20.9.2002, № 39.
6. Кути І. Суперкомп'ютер на столі? Цілком реально ... / / Комп'ютер бізнес Маркет, 13.9.2002, № 38.
7. Лопухіна Є.М., Захаренко А.Б. Генерація ідей та інженерне творчість: Уч. посібник. - М.: Изд-во МЕІ, 1999. - 159 с.
8. Основи інформаційних технологій: Уч. посібник / Н.А. Вітюгова та ін - К.: НГУ, 1998. - 100 с.
9. Острейковскій В.А. Інформатика: Учеб. для вузів. - М.: Вищ. шк., 1999. - 511 с.
10. Семенюк Е.П. Інформатика: здобутки, перспективи, можливості. - М.: Наука, 1988. - 176 с.
11. Сергєєв А. Технології ІІІ тисячоліття / / Світ Internet, № 1, 2001, С. 14-17.
12. Тесакова Н. Нова вакансія: квантовий директор / / Ел. публікація http://www.ione.ru/scripts/comments.asp?c=x&ItemID=3666&CommentID=3693&ItemType=2
13. Футурологи 1960-х: у ХХI столітті людині не буде чого робити / / http://www.membrana.ru/articles/global/2003/04/30/234200.html
14. Юр'єва Н. Нейромережеві технології / / Комп'ютер бізнес Маркет, 14.10.2002, № 42.