Перспективы развития технических средств асу

В ближайшие годы настольный компьютер общего назначения претерпит куда большие изменения, чем за минувшие 20 лет. Од­нако в ходе грядущих перемен ПК не потеряет своей значимости, но их будут дополнять самые разные новые интересные устройства. Вначале были мэйнфреймы, каждый из которых обслуживал мно­жество людей. Затем наступила эпоха ПК, и пользователь получил в свое распоряжение отдельный компьютер. На следующем этапе один человек сможет пользоваться многими вычислительными устройствами.

Перейти в новый мир всеобъемлющей цифровой среды поможет развитие полупроводниковых технологий. Хотя некоторые эксперты предрекают, что закон Мура, согласно которому количество тран­зисторов на одном кристалле удваивается каждые 18 месяцев, будет постепенно терять силу, другие не видят для этого оснований.

Закон Мура применим также в отношении технологий изготов­ления памяти и хранения данных: «Каждые полтора года емкость микросхем памяти удваивается. Объем твердотельной памяти на флэш-карте уже достиг 320 Мб и вскоре вырастет до 1,3 Тб. Такие карты можно устанавливать в устройство или хранить отдельно. При этом хранящиеся на них данные оказываются не привязанными к конкретному устройству». По мнению ряда экспертов, все персо­нальные данные, хранимые на флэш-карте или компактном запо­минающем устройстве вроде выпускаемого IBM дисковода MicroDrive, можно будет возить с собой, а не держать на ПК, а для доступа к ним воспользоваться плоскопанельным дисплеем, который станет составной частью офисной и домашней среды. Аналогичным образом данные будут доступны через любые мо­бильные устройства, от сотовых телефонов и PDA (персональных цифровых помощников) до электронных книг и газет.

Фирма Xerox разработала «геркон» (тонкий слой прозрачного пластика), содержащий миллионы случайно распределенных мик­ровключений. Под действием электрического напряжения эти вклю­чения могут перестраиваться, создавая подобие растровых изобра­жений.

Ожидается, что через 10 лет процессор Athlon будет выпускать­ся на кристалле с размером стороны 50 мм и иметь тактовую час­тоту более 4 ГГц. Столь мощные вычислительные средства позво­лят создавать ПК, которые, по мнению экспертов, будут совер­шенно иначе взаимодействовать с пользователем. Например, они смогут поддерживать множество спонтанных интерактивных про­цессов одновременно. Распознавание речи и синхронный перевод с других языков станут обычным делом. Все ПК будут осна­щаться видеокамерами, а биометрия, например, средства рас­познавания отпечатков пальцев или черт лица, превратится в стан­дартный способ аутентификации пользователей. Многорежимные интерфейсы позволят обращаться к компьютеру разными спосо­бами одновременно с помощью, например, пера и голоса. Кроме того, интерфейсы станут трехмерными.

Благодаря этому можно будет эффективнее использовать реаль­ные возможности дисплея. Чтобы добиться этого, IBM и другие компании работают над технологиями отслеживания и фиксиро­вания движения глаз пользователя, основанными на том, что при определенных углах зрения сетчатка приобретает отражающие свой­ства (именно поэтому на фото у людей получаются красные глаза). Сегодня подобная технология приходит на помощь людям с физи­ческими недостатками, однако она может найти и более широкое применение.

IBM, например, продемонстрировала браузер, который, в за­висимости от того, что именно пользователь рассматривает на стра­нице, запускает тот или иной баннер с предложением ознако­миться с дополнительной информацией.

Если далее говорить о средствах отображения информации, сле­дует упомянуть о «голографическом видео». Spatial Imaging Group, подразделение лаборатории MIT Media Lab, в рамках проекта Holovideo работает над созданием графической системы реального времени, способной воспроизводить компьютерные голограммы со скоростями, близкими к стандартам видео. Уже разработаны два опытных образца дисплея.

По мнению экспертов, получат развитие три основные класса устройств интерфейса пользователя, которые будут иметь одну об­щую особенность — их без труда можно будет настроить в соответ­ствии с индивидуальными предпочтениями пользователя:

приборы, управляемые одной рукой, вроде сотового телефона, дополненного микробраузером;

устройства с перьевым вводом, подобные сегодняшним КПК Palm, это может быть что-то вроде наручных часов;

устройства, размещаемые на коленях или на столе, блокнот­ные и настольные ПК, а также PC Communicator - раскладной интеллектуальный телефон с возможностями PDA.

Подобная унификация устройств позволит прекратить разно­чтения в плане предпочтений пользователей: носить один мо­бильный прибор, сочетающий в себе возможности PDA и сотово­го телефона, или же несколько монофункциональных устройств, взаимодействующих между собой с помощью беспроводных тех­нологий типа Bluetooth.

Считается, что теоретические пределы кремниевых макротех­нологий будет достигнуты через 10-15 лет. Поэтому ведутся актив­ные разработки в области молекулярных компьютеров, преиму­щества которых, кроме чрезвычайно малых размеров, также и в мизерном количестве потребляемой энергии, при том, что моле­кулярный процессор может быть в 100 миллиардов раз экономич­нее современных микропроцессоров.

Идею создания компьютерных плат с использованием атомов и молекул высказал еще в 1959 г. известный физик, лауреат Нобе­левской премии Ричард Фейнман, назвавший в одной из своих лекций соответствующую дисциплину молетроникой, или моле­кулярной электроникой. Далее была высказана идея использова­ния отдельных молекул как самостоятельных электронных компо­нентов. Это произошло в 1974 г., и сразу столкнулись с главными проблемами: нестабильностью таких компонентов и трудностями интеграции их с макроэлементами. Стабильности мешают тепло­вые колебания молекул и волновые неопределенности субмолеку­лярного уровня. Ученые лаборатории нанотехнологий Bell Labs создали транзистор с толщиной управляющего перехода всего в одну молекулу. Таким образом, практическая реализация молеку­лярного компьютера стала на шаг ближе. Молекула в качестве пе­реключательного элемента логических схем означает достижение теоретического предела плотности записи информации (1 бит на молекулу). Компьютеры обретут практически неограниченную па­мять и быстродействие, лимитируемое только временем прохож­дения сигнала через прибор.

Проблема внешней интеграции еще сложнее. «Воткнуть» в мо­лекулярные компоненты «ножки» оказалось совсем не просто. Сначала удалось создать двухконтактные нано-элементы — дио­ды. Однако базовым элементом современной схемотехники вычис­лительных систем является транзистор с третьим управляющим электродом. С помощью оригинальной технологии самосоедине­ния молекулярных компонентов в схемы вокруг общих электро­дов, удалось создать инвертор — один из базовых элементов логи­ческих схем. Формирование схемы из транзисторов на основе орга­нического вещества тиола происходит в специальном растворе вокруг золотых электродов.

В июле 1999 г. исследователи из компании Hewlett Packard и Калифорнийского университета (Лос-Анджелес) сообщили о со­здании логических вентилей на базе молекулярной структуры под названием «ротаксан». Нанотехнологий успешно развивают также ученые IBM, которым в апреле 2000 г. впервые удалось создать транзисторную сборку толщиной в несколько молекул на основе углеродных нанотрубок. Но все равно позиционирование нанотрубок в схемах стало хоть и разрешимой, но довольно сложной зада­чей. Кроме того, пока производство бездефектных углеродных нанотрубок чрезвычайно дорого. Даже сырье для них стоит намного дороже золота.

Общепризнанно, что возможности молекулярных компьютеров становятся реальностью именно с появлением нанопроводов, в тысячи раз более тонких, чем проводники, используемые в современных микросхемах. Поэтому, по мнению аналитиков научного журнала «Science», самым значительным научно-техническим до­стижением 2001 г. стало создание нанопроводов в Гарвардском университете. Они представляют собой сверхтонкие кристаллы из кремния в смеси с другими полупроводниками и имеют форму стержня толщиной в несколько нанометров и длиной несколько миллиметров. Разводка нанопронодников производится химичес­ким способом, при этом каждое пересечение проводников рабо­тает, как транзистор.

Два конкурирующих направления наноэлектроники — это со­здание электронных схем на элементах из нанотрубок и разработ­ка молекулярных полевых транзисторов на основе органической молекулы в качестве переключательного элемента. Следуя по вто­рому направлению, в институте Вейзманна в Израиле создан нанокомпьютер, производящий вычисления на основе ДНК. Трил­лион таких компьютеров умещается в одной капле воды.

В заключение хотелось бы отметить, что безудержный рост до­стижений в сфере наукоемких технологий, начавшийся в конце 1980-х годов, приведет к новым решениям в области широкого использования информационных технологии, в частности на транс­порте. Уже к 2020 г. ожидается прорыв в секторе, связанном непос­редственно с использованием распределенных баз данных, что непосредственно повлияет и на жителей России, которые к тому времени, уже на 50 — 60% будут подключены к всемирной гло­бальной сети.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Александров Л.Л., Козлов Р. К. Организация управления на автомо­бильном транспорте: Учебник для вузов. — М: Транспорт, 1985.

2. Басянов Д. Б., Николаев А. Б. Региональные вычислительные сети и
системы: Учеб. пособие. - М.: МАДИ, 1985.

3. Брунштейн Д. П. Вычислительные центры в системе контроля автотранспортной информации. — М.: Транспорт, 1987.

4. Будихин А. В., Николаев А. Б., Резников Г. С. Проектирование и ис­пользование банков данных в АСУ: Учеб. пособие. - М., 1988.

5.ГОСТ 34.003-90. Информационная технология. Комплекс стандар­тов и руководящих документов на автоматизированные системы. Терми­ны и определения. - М.: Госстандарт, 1990.

6.ГОСТ Р ИСО 9127—94. Системы обработки информации. Документа­ция пользователя и информация на упаковке для потребительских про­граммных пакетов. - М.: Госстандарт, 1994.

7.ГОСТ Р ИСО/МЭК 12207-99. Информационная технология. Про­цессы жизненного цикла программных средств. — М.: Госстандарт, 1999.

8.ГОСТ Р ИСО/МЭК 9126-93. Информационная технология. Оценка
программной продукции. Характеристики качества и руководства по их
применению. - М.: Госстандарт, 1993.

9.ГОСТ Р ИСО/МЭК ТО 9294-93. Информационная технология. Ру­ководство по управлению документированием программного обеспече­ния. — М.: Госстандарт, 1993.

10. Елизаров В. А., Львин Ц.Е., Сахаров В. П. Автоматизированные систе­мы управления на автомобильном транспорте. — М.: Транспорт, 1985.

11. Желышков В. Криптография от папируса до компьютера. —М.: ABF,
1996.

12.Информационные системы в экономике: Учебник / Под ред. В. В. Ди­ка.— М.: Финансы и статистика, 1996.

13. Львин М. Ш., Елизаров В. А., Сахаров В.П. Автоматизированные сис­темы управления отраслью и предприятиями автомобильного транспорта: Учеб. пособие. - М.: МАДИ, 1987.

14. Николаев А. Б. и др. Методы построения современных систем обра­ботки данных и знаний: Учеб. пособие. - М., 1997.

15. ОбыденовА.П., Ишмуратов Г. В., Козлов Р. К. Совершенствование
системы управления автотранспортным предприятием. — М.: Транспорт,
1992.

16. Родкчна Т. А. Информационная логистика. - М.: Экзамен, 2001.

17. Спесивцев А. В. и др. Защита информации в персональных компьютерах. – М.: Радио и связь

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

Список сокращений

Предисловие

Впадение

 

Глава 1