Публикация материалов

Темы исследований

Наш баннер

Мы будем благодарны, если Вы установите наш баннер!
Баннер нашего сайта
Код баннера:
<a href="http://obuchonok.ru/" target="_blank"> <img src="http://obuchonok.ru/banners/banob2.gif" width="88" height="31" alt="Обучонок. Обучающие программы и исследовательские работы учащихся"></a>
Все баннеры...
компьютер будущего
Тематика: 
Информатика
Автор работы: 
Сакаев Тимур
Руководитель проекта: 
Шунько Таисия Ивановна
Учреждение: 
МОУ Родниковская СОШ №32
Класс: 
9

В процессе работы над детской исследовательской работой по информатике на тему «Открытие, изменившее мир» автором была поставлена цель, изучить этапы развития ЭВМ и влияние компьютеров на жизнь человека на каждом этапе. Автором изучены открытия в науке, которые предшествовали появлению компьютера.

Подробнее о работе:


В готовом проекте по информатике «Открытие, изменившее мир» автор исследует историю развития компьютеров и компьютерной техники и устанавливает причинно-следственные связи того, как изобретение компьютера изменило повседневную жизнь человеческого общества. В работе даны характеристики и возможности компьютеров прошлого и будущего.

Индивидуальная исследовательская работа по информатике на тему «Открытие, изменившее мир» посвящена изучению истории развития электронно-вычислительной техники и рассмотрению перспективы развития ЭВМ на ближайшее будущее. Автор проекта предполагает, как изменится жизнь человеческого общества в будущем с появлением компьютеров нового поколения.

Оглавление

Введение
1. История вычисления.
2. Открытия в науке, предшествующие созданию компьютеров.
3. Рождение компьютера.
4. Компьютеры «вчера».
5. Компьютеры сегодня.
6. Применение компьютеров.
7. Взгляд в будущее.
Заключение
Список литературы

Введение


История вычислений уходит в далекое прошлое. Человечеству пришлось потратить не один век, чтобы создать первую электронную вычислительную машину (ЭВМ). Несомненно – это одно из величайших открытий XХ века, тот старт, который позволил человечеству двигаться вперед в мире информационных технологий.

Войдя в жизнь человеческого общества, компьютеры взяли на себя огромный круг задач – начиная от простейших алгебраических вычислений и кончая организацией процессов биржевой деятельности, международных телеконференций, моделированием сложных физических, химических, технологических процессов, мультимедийными и виртуальными развлечениями.

Поэтому актуальность данной темы очевидна, ведь именно благодаря ЭВМ человечество вышло в космос, открыв себе дорогу к освоению огромных космических пространств, сотен планет и миров. Во многом благодаря компьютерной технике стало возможным появление и развитие таких современных наукоемких отраслей как молекулярная биология, генная инженерия, квантовая физика и др., стала возможным обширная интеграция накопленных научных знаний.

Целью данной работы является изучение этапов развития ЭВМ и как на каждом этапе компьютеры влияли на жизнь человека.

В работе поставлены следующие задачи:

  1. исследовать историю развития компьютеров и компьютерной техники;
  2. узнать характеристики и возможности компьютеров прошлого и будущего
  3. проследить, как изобретение компьютера изменило повседневную жизнь человеческого общества
  4. изучить перспективы развития ЭВМ на ближайшее будущее
  5. выяснить, как изменится жизнь человеческого общества в будущем с появлением компьютеров нового поколения.

Для решения поставленных задач была использована информация из Большой Советской Энциклопедии, журнала «Мир и компьютер», журнала «Технологии и наука», Интернет-ресурсов, полученная информация была проанализирована и структурирована.

Была создана презентация, как сопровождение к защите проекта.

История вычисления

Еще во времена древнейших культур человеку приходилось решать задачи, связанные с торговыми расчетами, с исчислением времени, с определением площади земельных участков и т. д. Рост размеров этих расчетов приводил даже к тому, что из одной страны в другую приглашались специально обученные люди, отлично владеющие техникой арифметического счета.

К началу эпохи Возрождения астрономические расчеты Н. Коперника, И. Кеплера обретают современный вид.

Появились таблицы тригонометрических функций и логарифмов, которые облегчили и ускорили счет: они позволяли рассчитывать орбиты небесных тел и с высокой точностью предсказывать важнейшие космические события на много лет вперед.

Наступил XVII век. После открытий И.Ньютона и Р.Гука вычисления вторгаются в строительную механику и машиностроение. Появляются методы расчета мостовых ферм и опор на прочность и устойчивость. В 40-е и 50-е годы XX века всплеск потребностей в вычислениях произошел в связи с аэродинамическими и баллистическими расчетами скоростных самолетов и ракет, расчетом орбит искусственных спутников Земли и межпланетных кораблей. Поэтому существовала реальная необходимость в устройствах, облегчающие выполнение повседневных расчетов.

Открытия в науке, предшествующие созданию компьютеров


Компьютер – величайшее изобретение ХХ века. Для его создания должны были произойти открытия в области химии, физики, математики, техники.

В области химии изучение оксидов металлов привело к появлению ферритов, сочетающих магнитные свойства вещества с электрической полупроводимостью, что нашло применение в вычислительной технике.

В области физики с появлением полупроводников в первой половине XX века началась разработка интегральных микросхем, объединяющих в одном миниатюрном кристалле тысячи полупроводниковых приборов. Интегральная технология основывается на достижениях фотохимии, фотолитографии, электрохимии; использует процессы выращивания кристаллов.

В XVIII-XIX вв. последовало открытие электрического тока и электромагнитизма. Открытие атома привело к развитию электронной теории. В 1800 году американский изобретатель Т. Эдисон открыл явление термоэлектронной эмиссии, что послужило основой для создания в 1904 году английским физиком Дж.

Флемингом диода, прибора обладающего односторонней проводимостью электрического тока. Несколько позже был создан еще один вакуумный прибор – триод – лампу, где потоком электронов можно управлять с помощью третьего электрода – сетки.

Успехи физики и электротехники дали новый толчок в развитии средств связи. Появление возможности использовать для передачи информации электрические сигналы привело к открытию новых направлений: радио, телеграфии, телефонии, а затем и телевидения. Знания законов физики и опыты по разработке технических средств связи явились важным фактором создания ЭВМ.

В области математики объектом изучения в начале XX века стал алгоритм. Благодаря работам английского математика А.М. Тьюринга, американца Е.Поста, советских ученых А.А.Маркова и А.М.Колмогорова понятие алгоритма стало базовым понятием вычислительной техники. Сформировалось новое математическое направление – алгебра логики.

В 70-х годах XIX века немецкий математик Г.Кантор выдвинул ряд идей, которые привели к созданию самостоятельной математической дисциплины – теории множеств. С развитием этой теории объектом алгебры логики стали функции и различные операции над ними. Практическое значение для вычислительной техники приобрел определенный класс функций, у которых значения равны всего двум величинам – 0 и 1, что соответствует двум логическим понятиям – «ложь» и «истина». Благодаря этой логике стало возможно конструирование логических схем.

В 1918 году русский ученый М.А. Бонч - Бруевич и независимо от него английские ученые создали электронное реле, которое могло находиться в одном из двух состояний – 0 или 1 и на базе которого был создан триггер.

Можно сказать, что к ХХ веку все было подготовлено для создания компьютера. Выше перечисленные события имели большое значение, они создали предпосылки для появления компьютера.

Рождение компьютера

Начало развития технологий принято считать с Блеза Паскаля, который в 1642г. изобрел устройство, которое механически выполняло сложение чисел. Его машина предназначалась для работы с 6-8 разрядными числами и могла только складывать и вычитать, а также имела лучший, чем все до этого, способ фиксации результата.

Машина Паскаля имела размеры 36*13*8 сантиметров. Этот небольшой латунный ящичек было удобно носить с собой. Инженерные идеи Паскаля оказали огромное влияние на многие другие изобретения в области вычислительной техники.

Следующего этапного результата добился выдающийся немецкий математик и философ Готфрид Вильгельм Лейбниц, высказавший в 1672 году идею механического умножения без последовательного сложения. Уже через год он представил машину, которая позволяла механически выполнять четыре арифметических действия, в Парижскую академию. Машина Лейбница требовала для установки специального стола, так как имела внушительные размеры: 100х30х20 сантиметров.

В 1834 году английский математик Чарльз Бэббидж начал работать над так называемой разностной машиной. Это механическое устройство, способное не просто считать, но и управлять ходом собственной работы в зависимости от заложенной программы. Программу он собирался создавать посредством перфокарт, которые были изобретены еще в 1804 году. К сожалению, он не смог довести до конца работу по созданию Аналитической машины – она оказалась слишком сложной для техники того времени.

Но заслуга Бэббиджа в том, что он впервые предложил и частично реализовал, идею программно-управляемых вычислений. Именно Аналитическая машина по своей сути явилась прототипом современного компьютера. Эта идея и ее инженерная детализация опередили время на 100 лет. Воссозданная в 1991 году в Лондоне аналитическая машина Чарлза Бэббиджа отлично заработала, исправно вычисляя логарифмы и другие математические функции.

Стимулом к созданию электронного компьютера стала Вторая мировая война. В начале войны германские подводные лодки разрушали британские корабли. Германские адмиралы посылали на подводные лодки по радио команды, и хотя англичане могли перехватывать эти команды, проблема была в том, что радиограммы были закодированы. Чтобы расшифровать закодированное послание, требовалось огромное количество вычислений, и их нужно было произвести сразу после перехвата радиограммы.

Поэтому британское правительство основало секретную лабораторию для создания электронного компьютера под названием COLOSSUS. В создании этой машины принимал участие знаменитый британский математик Алан Тьюринг. COLOSSUS работал уже в 1943 году, но, так как британское правительство полностью контролировало этот проект и рассматривало его как военную тайну на протяжении 30 лет, COLOSSUS не стал базой для дальнейшего развития компьютеров. Но это был первый в мире электронный цифровой компьютер.

Вторая мировая война повлияла на развитие компьютерной техники и в США. Армии нужны были таблицы, которые использовались при нацеливании тяжелой артиллерии. Сотни женщин нанимались для расчетов на ручных счетных машинах и заполнения полей этих таблиц (считалось, что женщины аккуратнее в расчетах, чем мужчины). Тем не менее этот процесс требовал много времени, и часто случались ошибки.

В 1946 году в Америке была построена ЭВМ ENIAC. С этой машины начинается история современных компьютеров. ЭВМ ENIAC имела колоссальные данные: 18000 электронных ламп, вес – 30 т, S=90х15 м2, потребляемая мощность – 150 Квт,. В ENIAC было установлено 6000 многоканальных переключателей и имелось множество кабелей, протянутых к разъемам. Но она уже была не нужной — по крайней мере, для достижения первоначально поставленных целей.

Компьютеры «вчера»


Электронно-вычислительную технику принято делить на поколения. Смена поколений связаны со сменой элементной базы ЭВМ, с прогрессом электронной техники. Это всегда приводило к росту вычислительной мощности ЭВМ, т.е. быстродействия и объема памяти, а также происходили изменения в архитектуре ЭВМ, расширялся круг задач, решаемых на ЭВМ, менялся способ взаимодействия между пользователем и компьютером. Можно выделить 5 основных поколений ЭВМ.

Необходимость создания собственного ЭВМ в СССР была осознана несколько позже, чем в США, так что соответствующие работы начались только с осени 1948 года. Это связано с тем, что страна переживала Великую отечественную войну, затем восстановление народного хозяйства.

Первое поколение ЭВМ - ламповые машины 50-х годов. Скорость счета самых быстрых машин первого поколения доходила до 20 тыс. опер/сек. Для ввода программ и данных использовались перфокарты и перфоленты. Т.к. внутренняя память машин была невелика, то они пользовались для инженерных и научных расчетов, не связанных с переработкой больших объемов данных.

Это были довольно громоздкие сооружения, содержащие в себе тысячи ламп, занимавшие иногда сотни квадратных метров, потреблявшие электроэнергию в сотни киловатт. Программы для таких машин составлялись на языках машинных команд. Это довольно трудоемкая работа. Поэтому программирование в то времена было доступно немногим

Компьютеры второго поколения имели невысокую производительность: до нескольких тысяч операций в секунду. Область применения была ограничена.

Электронные лампы выделяли большое количество тепла, поглощали много электроэнергии, были громоздкими, дорогими и ненадежными. В 1948 году был изобретен транзистор. Транзисторы выполняли те же функции, что и электронные лампы, но использовали электрические свойства полупроводников. Были построены машины МЭСМ, БЭСМ БЭСМ-6

На БЭСМ-2 проводились расчеты, связанные с запуском искусственных спутников, первых пилотируемых космических кораблей. Именно на одной из упомянутых ЭВМ был произведён расчёт траектории ракеты, доставившей вымпел СССР на Луну.

Этот период в развитии компьютеров характеризуется широким применением и усовершенствованных схем памяти на сердечниках. Вычислительные машины этого периода успешно применялись в областях, связанных с обработкой множеств данных и решением задач, обычно требующих выполнения рутинных операций на заводах, в учреждениях и банках. Эти вычислительные машины работали по принципу пакетной обработки данных. По существу, при этом копировались ручные методы обработки данных.

Новые возможности, предоставляемые вычислительными машинами, практически не использовались. В итоге изобретение ЭВМ на лампах и транзисторах большого влияния на человека не оказали, но это было значительное достижение человеческой мысли, влияние которого на развитие научно-технического прогресса трудно переоценить. Начали разрабатываться первые программы, призванные облегчить жизнь и увеличить производительность труда.

Компьютеры этого поколения использовались в научно-исследовательских лабораториях и правительственных учреждениях. Машины третьего поколения (1970-1980) выполнены на так называемых интегральных схемах, которые сокращенно обозначают ИС. Площадь такой схемы порядка одного квадратного миллиметра, но по своим функциональным возможностям интегральная схема эквивалентна сотням и тысячам транзисторных элементов. Из-за очень маленьких размеров и толщины интегральную схему иногда называют микросхемой, а также чипом (chip - тонкий кусочек).

Благодаря переходу от транзисторов к интегральным схемам изменились стоимость, размер, надежность, скорость и емкость машин. Это машины семейства IBM/360. Популярность этих машин оказалась настолько велика, что во всем мире их стали копировать или выпускать похожие по функциональным возможностям и совпадающие по способам кодирования и обработки информации.

Интегральная схема (ИС) была изобретена в конце 50-х – начале 60-х годов прошлого столетия. За это изобретение американский ученый Джек Килби в 2000 году получил Нобелевскую премию. Малая интегральная схема содержала около 100 элементов в кристалле, в большая интегральная схема (БИС) уже содержала до 10 тыс. элементов в кристалле.

Что может быть проще, чем обычный песок, и что может сравниться по сложности с компьютерными микросхемами? Между тем кремний как раз и является исходным материалом для производства интегральных схем, которые сегодня управляют всеми электронными устройствами, начиная от суперкомпьютеров и заканчивая сотовыми телефонами и микроволновыми печами.

Превращение песка в крошечные устройства, включающие в себя миллионы компонентов, — величайшее достижение ученых и инженеров. Кремний — естественный полупроводник. При определенных условиях он способен проводить электричество, в других же случаях выступает в роли изолятора. Электрические свойства кремния можно изменять, добавляя в него различные примеси. Этот процесс называется легированием.

Подобные добавки превращают кремний в идеальный материал для изготовления транзисторов — простейших устройств, видоизменяющих электрические сигналы. Транзисторы могут также выполнять функции переключателей, комбинация которых позволяет реализовать логические операции «и», «или», «не».

В компьютерах четвертого поколения (1980-1990г) используются большие интегральные схемы (БИС) и сверх большие интегральные схемы (СБИС)

Большая интегральная микросхема представляет собой устройство, которое содержит до нескольких сотен или более радиоэлементов: транзисторов, диодов, резисторов и емкостей, размещенных на монолитном кристалле полупроводника, соединенных между собой и образующих некоторую логическую схему. Одной из важных задач в производстве БИС является создание системы соединений между элементами, входящими в БИС.

В это время большая часть крупных компаний обрабатывает финансовую информацию с помощью компьютеров. Компьютеры внедряются в разные виды отраслей. Персональные компьютеры уже могут решать неизмеримо более сложные задачи. На производстве внедряется автоматизированная система управления (АСУ).

Большие интегральные схемы столь плотно упаковывают активные элементы, что все электронное оборудование компьютера 1-го поколения (монстра, занимавшего зал площадью 100–150 м2) размещается сейчас в одном микропроцессоре площадью 1,5–2 см2. Расстояния между активными элементами в сверхбольшой интегральной схеме составляют 0,11–0,15 микрона (для сравнения, толщина человеческого волоса равна нескольким десяткам микронов).

Компьютеры сегодня

Пятое поколение компьютеров, настоящее время: компьютеры с многими десятками параллельно работающих микропроцессоров, позволяющих строить эффективные системы обработки знаний; компьютеры на сверхсложных микропроцессорах с параллельно-векторной структурой, одновременно выполняющих десятки последовательных инструкций программы;

Сегодня компьютеры и микропроцессоры используются повсюду: в персональных компьютерах, в автомобилях, сотовых телефонах, телевизорах, для управления движением транспорта, для управления перекачкой нефтепродуктов и газа, в системах цифровой телефонной связи. Влияние компьютеров и микропроцессоров на нашу повседневную жизнь столь велико, что трудно даже перечислить все области их применения.

Применение компьютеров Компьютеры в автомобилях Компьютер используются, начиная от контроля работы двигателя машины до использования глобальной системы определения местоположения (GPS). Компьютеры используются в диагностике при ремонте автомобиля и при проектировании транспортных средств. Микрокомпьютеры управляют системой зажигания автомобиля для оптимизации сгорания топлива в двигателе и увеличения пробега на единицу расходуемого топлива.

Исследования в области интегральных схем и миниатюризации механических переключателей позволили создать в автомобилях воздушные мешки безопасности. Электронные датчики реагируют на механическое воздействие, и вырабатывается сигнал на быстрое надувание мешка безопасности.

Компьютеры в быту


В последнее время компьютеры «проникли» в жилища людей и постепенно становятся предметами первой необходимости.

Обеспечение нормальной жизнедеятельности жилища:

  • охранная автоматика, противопожарная автоматика, газоанализаторная автоматика;
  • управление освещенностью, расходом электроэнергии, отопительной системой, управление микроклиматом;
  • электроплиты, холодильники, стиральные машины со встроенными микропроцессорами.

Обеспечение информационных потребностей людей, находящихся в жилище:

  • заказы на товары и услуги;
  • общение с базами данных;
  • сбор данных о состоянии здоровья;
  • обеспечение досуга и развлечений;
  • обеспечение справочной информацией.

Электронная почта

По электронной почте можно не только отправлять текст, но и вкладывать в сообщение файлы любого формата (фотографии, музыка). Для того чтобы написать письмо, раньше была нужна в первую очередь бумага. Нередко, прежде чем послание приобретало конечный вид и смысл, требовалось написать несколько черновиков. В наше время бумага для электронных писем не требуется. Не нужна бумага и для черновиков, кипы бумажных документов, записок, брошюр, книг и журналов заменяются электронными.

Телеконференции - совещание, участники которого территориально удалены друг от друга и которое осуществляется с использованием телекоммуникационных средств.

IP-телефония (интернет-телефония) – система, позволяющая вести разговор в реальном времени с использованием каналов связи Интернета. Одной из наиболее популярных программ является Skype.

Компьютеры в торговле

Информация о каждом имеющемся в магазине или на складе товаре занесена в базу данных. По запросу компьютер анализирует:

  • количество оставшегося товара;
  • правила его налогообложения;
  • юридические ограничения на его продажу и др.

Большое распространение получил так называемый штриховой код (бар-код). Он представляет собой серию широких и узких линий, в которых зашифрован номер торгового изделия.

Коды считываются с помощью сканеров, преобразуются в электрические импульсы, переводятся в двоичный код и передаются в память компьютера. Используя штриховой код, компьютер печатает на выдаваемом покупателю чеке название товара и его цену.

Компьютерное проектирование зданий

Методы компьютерного проектирования зданий позволяют точно рассчитать необходимое количество света, тепла и воды, определить пути эффективного сохранения энергии. В целом, автоматизация проектирования в архитектуре позволяет сократить расход потребляемой энергии на 20% по сравнению с традиционными методами проектирования.

Системы САПР (система автоматизированного проектирования) широко используются в архитектуре, электронике, энергетике, механике и др. В процессе автоматизированного проектирования в качестве входной информации используются технические знания специалистов, которые вводят проектные требования, уточняют результаты, проверяют полученную конструкцию, изменяют ее и т.д.

Кроме того, в САПР накапливается информация, поступающая из библиотек стандартов (данные о типовых элементах конструкций, их размерах, стоимости и др.). В процессе проектирования разработчик вызывает определенные программы и выполняет их. Из САПР информация выдается в виде готовых комплектов законченной технической и проектной документации.

Интеллектуальная транспортная система
Центральные компьютеры можно использовать для управления движением на основе информации, полученной от электронных датчиков, смонтированных на шоссе. Система GPS может использоваться для выбора лучшего варианта движения автобусов.

Интернет

Совместная работа на расстоянии. Ученые, живущие в разных странах и городах, могут создавать "рабочие группы" и эффективно обмениваться видео-, звуковой и текстовой информацией при помощи быстродействующей компьютерной связи. Возможность привлечения широкого круга ученых к работе над исследовательскими проектами сокращает время между открытиями и их применениями.

Публикации в интернет:

  • Размещение документов в Web дешевле печати на бумаге.
  • В отличие от печатных документов, электронные документы Web могут содержать гиперссылки на уточняющие тему документа статьи, дополнительные изображения, видео- и звуковые файлы. Кроме того, Web обеспечивает мгновенную обратную связь.

Продажи через Интернет


Телефонная связь и телевидение через Интернет, электронная коммерция, повсеместное внедрение высокоскоростных каналов связи для доступа в Интернет.

Банковские операции, покупки в магазинах, оплата налогов выполняются с помощью электроники. Сконструированы волоконно-оптические телекоммуникации с большой пропускающей способностью. "Интеллектуальное" программное обеспечение обеспечивает нас доступом к банковским счетам, новостям, развлекательным страницам и т.п. Контроль загрязнения атмосферы. Спутники из космоса контролируют состояние атмосферы (например, содержание озона), в то время как на компьютере исследуют модели атмосферы и предсказывают изменения в атмосфере. Компьютеры в образовании.

Интернет предоставляет людям самую актуальную учебную информацию, которую было бы затруднительно получить другими способами. Благодаря компьютерам, образование стало легче и гораздо интереснее, чем раньше. Они обеспечивают быструю обработку данных с очень небольшой вероятностью ошибок в обработке. Сетевые компьютеры помогают быстрой связи и веб-доступу. Хранение документов на компьютерах в виде электронных, помогает экономить бумагу.

Компьютеры дали толчок для дистанционного образования. Онлайн образование произвело революцию в индустрии образования. Компьютерные технологии сделали мечту дистанционного обучения реальностью. Образования уже не ограничивается классами и аудиториями. Физически отдаленные места удалось приблизиться из-за доступности Интернета.

Так что, даже если студенты и преподаватели находятся в разных помещениях, они могут очень хорошо взаимодействовать друг с другом. Существует множество онлайн учебных курсов, в которых учащиеся не обязаны посещать занятия или физически присутствовать на лекции. Они могут узнать о них, не выходя из своих домов и отрегулировать время в соответствии с их удобством.В образование внедряются электронные учебники.

Компьютеры улучшают представление информации. Компьютеры способствуют эффективной презентации информации. Программное обеспечение для презентаций, такое как PowerPoint и программное обеспечение для анимации, такое как Flash, может служить большим подспорьем для учителя в ходе чтения лекций. Компьютеры облегчают аудиовизуальное представления информации, что делает процесс обучения интерактивным и интересным. Компьютерное обучение добавляет развлекающий элемент к образованию. Сегодня учителя практически не используют мел и доску.

Они приносят презентации на флеш-накопителе, подключают его к компьютеру в классе, и обучение начинается. Есть Цвет, есть звук, есть движение - та же старая информация выходит иначе и обучение становится веселее. В противном случае не очень интересные уроки становятся интересными благодаря аудиовизуальным эффектам. Благодаря наглядным пособиям трудные предметы могут быть объяснены более эффективными способами. Все становится проще, благодаря применению компьютеров в образовании.

Они расширяют творческие возможностичеловека, помогают ученикам и студентам оживить свои задания и проекты. Использование компьютеров хорошо зарекомендовало себя почти в каждой области, от ботанических наук до изобразительного искусства.

Компьютер – источник знаний

Интернет сейчас то, чем когда-то были библиотеки. К тому же, к нему легче получить доступ, он более удобный и довольно надежный источник информации. Компьютеры в настоящее время из громоздких устройств, превратились в портативные, ученики и студенты получают информацию буквально на кончиках пальцев.

Студентам ученикам проще обратиться к Интернету, чем искать информацию в толстых книгах. Процесс обучения вышел за рамки предписанных учебников. Интернет - это гораздо больший и легкий доступ к кладезям информации. Когда дело доходит до хранения извлеченной информации, то ее легче хранить на компьютерах, чем сохранять рукописные заметки.

Компьютер в медицине

  • Для получения ультразвуковых трехмерных изображений различных органов, например сердца, в живом организме используются физика ультразвуковых волн, сложные вычислительные методы и самая современная микроэлектроника.
  • С помощью компьютеров моделируются физические процессы при протекании крови в венах и сосудах. Исследования моделей привело к новому пониманию сосудистых заболеваний и роли неупорядоченного движения крови.
  • Такие исследования невозможно было провести экспериментально.
  • С помощью метода ядерного магнитного резонанса изучается мозг живого организма – ЯМР-томография.
  • CD-ROM технология обнаружение рака кожи Компакт-диски CD-ROM могут эффективно и недорого хранить изображения исходного состояния кожи. При сравнении с кожей пациента они могут показать изменения, позволяющие диагностировать злокачественные заболевания в ранней, потенциально излечимой стадии.
  • Компьютерное моделирование помогает в диагностике заболеваний, планировании операций, дозировании лекарств, хода лечения.
  • Ультразвуковая диагностика и зондирование — используя эффекты взаимодействия падающих и отраженных ультразвуковых волн, открывает бесчисленные возможности для получения изображений внутренних органов и исследования их состояния;
  • Микрокомпьютерные технологии рентгеновских исследований — запомненные в цифровой форме рентгеновские снимки могут быть быстро и качественно обработаны, воспроизведены и занесены в архив для сравнения с последующими снимками этого пациента;
  • Задатчик (водитель) сердечного ритма;
  • Устройства диагностики и локализации почечных и желчных камней, а также контроля процесса их разрушения при помощи наружных ударных волн (литотрипсия);
  • Лечение зубов и протезирование с помощью компьютера.

Компьютерная техника используется для обучения медицинских работников практическим навыкам. На этот раз компьютер выступает в роли больного, которому требуется немедленная помощь. На основании симптомов, выданных компьютером, обучающийся должен определить курс лечения. Если он ошибся, компьютер сразу показывает это. Компьютеры хранят в своей памяти истории болезней пациентов, что освобождает врачей от бумажной работы, на которую уходит много времени, и позволяет больше времени уделять самим больным.

Использование сложного оборудования, в том числе и компьютеров спасло немало жизней, позволило делать невозможные раньше операции, искусственно поддерживать жизнеобеспечение тела при серьезных повреждениях жизненно важных органов. Ранняя диагностика тяжелых заболеваний, которая также стала возможна при помощи компьютеров, обеспечивает более эффективное оперативное лечение или профилактику.

Положительную роль современных компьютеров для здоровья людей сложно переоценить. При этом компьютеры дают шансы и для потери здоровья. При длительной работе за компьютером повышается риск ухудшения зрения, осанки, появляются заболевания позвоночника, суставов, внутренних органов малого таза.

Моделирование случайных процессов


Многие процессы, происходящие в окружающем нас мире, описываются сложными математическими соотношениями (уравнениями, неравенствами, системами уравнений и неравенств). До появления компьютеров у человека не было возможности проводить соответствующие вычисления, на счет вручную уходило очень много времени.

В настоящее время многие сложные математические модели могут быть реализованы на компьютере. Особый интерес для компьютерного моделирования представляют сложные системы, элементы которых могут вести себя случайным образом. Это системы массового обслуживания: билетные кассы, торговые предприятия, транспортные потоки на городских дорогах.

Компьютеры в сельском хозяйстве

Имея компьютер, фермер может легко и быстро рассчитать требуемое для посева количество семян и количество удобрений, спланировать свой бюджет и вести учет домашнего скота. Компьютерные системы могут планировать севооборот, рассчитывать график полива сельхозкультур, управлять подачей корма скоту и выполнять много других полезных функций.

На наших глазах происходит технологическая революция в сельском хозяйстве — компьютеры и индивидуальные микродатчики позволяют контролировать состояние и режим каждого отдельного животного и растения. Это высвобождает значительные материальные и людские ресурсы, резко улучшает качество жизни человека.

Взгляд в будущее компьютерного прогресса

Управление компьютером мышкой и клавиатурой останутся в прошлом, а на их смену придет совершенно новый способ управления компьютерами - бесконтактный. Например, водитель голосом подает команду “закрыть окно” и окно закрывается. Это бесконтактный принцип управления.

Биокомпьютер – это компьютер, который функционирует как живой организм или содержит биологические компоненты. В качестве вычислительных элементов используются белки и нуклеиновые кислоты (ДНК), реагирующие друг с другом.

Квантовый компьютер. Поистине эпохальное событие ожидает нас с созданием квантового компьютера. Его ждут и его бояться. Сегодня появляются задачи (например, прогнозирование стихийных бедствий, расшифровка закодированных данных), в которых миллиарды переменных. Чтобы получить ключ, обычному компьютеру надо 100 лет, квантовому – доли секунды.

В физических лабораториях ученые уже ловят атомы и изменяют физическое состояние, удерживая их в лазерном луче. Это основа квантового компьютера. Логика у него совершенно другая. Если у современного компьютера бинарная логика (0 или 1), то у квантового – по принципу суперпозиции (0 и 1 одновременно, кубит).

С технической стороны, кубит, — это диаметром в несколько микрон металлическое кольцо с разрезами, напылённое на полупроводник. Кольцо охлаждается до сверхнизких температур для того, что бы оно стало сверхпроводником. Допускаем, что ток, протекающий по кольцу, идет по часовой стрелке — это 1. Против — 0. То есть два обычных состояния.

Через кольцо пропускали микроволновое излучение. На выходе из кольца этого излучения, измеряли сдвиг тока по фазе. Оказалось, что вся эта система может находиться как в двух основных, так и смешанном состоянии: тем и другим одновременно!!! В науке это называется принципом суперпозиции.

Эксперимент русских ученых ( аналогичный провели и ученые других стран), доказал, что кубит имеет право на жизнь. Создание кубита подвело к идее и приблизило ученых к мечте по созданию оптического квантового компьютера. Осталось его только сконструировать и создать.

Французский ученый Серж Арош сумел показать всему миру, что свет (квантовый поток фотонов), проходящий между двумя специально созданными им зеркалами, не теряет квантового состояния. Заставив свет пройти 40 000 км между этими зеркалами, он определил, все происходит без потери квантового состояния.

Свет состоит из фотонов и до сих пор никто не мог выяснить, теряют ли они свое квантовое состояние при прохождении определенного расстояния. Лауреат Нобелевской премии Серж Арош: «Один фотон находится в нескольких местах одновременно, нам удалось это зафиксировать.» На самом деле это и есть принцип суперпозиции. «В нашем большом мире такое невозможно. А в микро-мире — другие законы.», — говорит Арош. После эксперимента — заговорили о покорении фотонов, то есть о приближении эры квантовых компьютеров.

Квантовый компьютер подарит человечеству огромные возможности. Квантовый компьютер откроет перед человечеством необозримые возможности. Например, поможет создать искусственный разум, о котором столько времени бредят фантасты. Или смоделировать вселенную. Целиком. Давайте представим мир, где можно смоделировать абсолютно все, что пожелаешь: спроектировать молекулу, сверхпрочный металл, быстро разлагающийся пластик, придумать лекарства от неизлечимых болезней. Машина смоделирует весь наш мир, целиком, до последнего атома. Можно даже смоделировать другой мир, пусть даже виртуальный.

Квантовый компьютер сможет стать орудием Апокалипсиса. Многие люди, вникнув в суть квантовой технологии, боятся ее по разным причинам. Уже сейчас компьютеризация и все около компьютерные технологии, пугают обывателя. Достаточно вспомнить скандалы о том, как специальные службы с помощью встроенных программ в ПК и даже бытовые приборы, организуют слежку и сбор данных об их потребителях.

Например во многих странах запретили всем известные очки Golden-I — «золотой глаз» — ведь они являются идеальным средством для скрытой съемки и слежки. Уже сейчас, наверняка, каждый житель любой страны, а тем более пользователь в Сети, занесен в какую-нибудь базу данных. Более того и вполне реально, определенные службы могут просчитывать каждое его действие в интернете.

Но для квантовых компьютеров не будет тайн! Вообще никаких. Вся компьютерная безопасность держится на очень длинных числах-паролях. Что бы получить подобрать ключ к коду, обычному компьютеру понадобиться миллион лет. Но с помощью квантового это сможет сделать любой и мгновенно. Получается, что в мире станет совершенно небезопасно: ведь в современном мире все контролируется с помощью компьютеров: банковские переводы, полеты самолетов, фондовые биржи, ракетно-ядерное оружие! Вот и получается: кто владеет информацией, тот владеет Миром. Квантовый компьютер станет сильнее любого комплекса вооружений. На Земле может начаться (или уже началась) новая гонка вооружений, только теперь не ядерная, а компьютерная.

Основной задачей разработчиков ЭВМ будущего поколения является создание искусственного интеллекта машины (возможность делать логические выводы из представленных фактов), развитие "интеллектуализации" компьютеров - устранения барьера между человеком и компьютером. Компьютеры будут способны воспринимать информацию с рукописного или печатного текста, с бланков, с человеческого голоса, узнавать пользователя по голосу, осуществлять перевод с одного языка на другой. Это позволит общаться с ЭВМ всем пользователям, даже тем, кто не обладает специальных знаний в этой области. ЭВМ будет помощником человеку во всех областях.

В лабораториях разрабатываются технологии по созданию ДНК-компьютеров

Наручный компьютер Sony Nextep. Sony Nextep – это футуристическое устройство, которое носится на запястье руки как браслет. Концепт имеет гибкий сенсорный экран, голографический проектор, выдвижную клавиатурную панель и доступ к социальным сетям. Разработчики прилагают все усилия, чтобы наручный мини-компьютер стал доступен для покупателей уже в 2020 году.

Заключение

Развитие компьютера началось в 16 веке и до сих пор продолжается. Главной же задачей компьютера являлось, является, и будет являться облегчение труда и жизни человека. С развитием техники человек открыл и создал для себя много нового. Будущее может быть разным и путей к нему тоже много, но ни то, ни другое предсказать невозможно.

Будут создаваться оптоэлектронные компьютеры с массовым параллелизмом и нейронной структурой, с распределенной сетью большого числа (десятки тысяч) несложных микропроцессоров, моделирующих архитектуру нейронных биологических систем. Сегодня это кажется фантастикой. Но это может быть!

Литература

  1. Интернет-ресурсы.
  2. Богатырев Р.В. На заре компьютеров.// Мир ПК. 2004. - №4
  3. Зуев К.А. Компьютер и общество.– Москва.: Издательство политической литературы, 1990г.
  4. Прохоров А.М. Большая советская энциклопедия. – Москва.: Издательство «Советская энциклопедия», 1971г.
  5. Фигурная В.С. Из истории компьютеров.// Мир ПК. 2005. - №1
  6. Журнал “Технологии и наука” , декабрь 2013г
  7. Беседы о поколениях ЭВМ. – Москва: Издательство «Молодая гвардия», 1997г


Если страница Вам понравилась, поделитесь ссылкой с друзьями:

Партнеры и статистика