Развитие средств информационных технологий

 

Технологии и естествознание. Технология — совокупность методов обработки, изготовления, изменения состояния, свойств, формы сырья или полуфабрикатов, осуществленных в процессе производства продук- ции. Слово «технология» означает, кроме того, научную дисциплину, изучающую физические, химические, механические и другие закономер- ности различных производственных процессов. В последнее время это слово стало ключевым. Часто говорят о технологиях: информационных, микроэлектронных, химических, генных, биотехнологиях и др. Ощуща- ется некое «засилье технологий».

Следует различать естественно-научные знания, которые что-то объ- ясняют, и знания, которые вооружают стратегией и тактикой действий: одно дело — «я знаю», — другое — «я умею». Вот если «я знаю», то это фундаментальная наука, если «я умею» — это уже технология, некая со- вокупность действий, процессов, а также процедура управления дейст- виями, процессами, регламент, направленный на достижение заранее предопределенного результата.

Рождение той или иной технологии говорит о высоком уровне зре-

лости соответствующей ей отрасли естествознания, когда она начинает развиваться быстро и оказывается полезной обществу, становится при- кладной. В современном обществе развиваются многие виды техноло- гий, среди которых большое внимание уделяется информационным тех- нологиям.

Унификация информационных технологий. Удовлетворение все возрастающих потребностей общества при неуклонном росте народона- селения земного шара требует резкого повышения эффективности всех сфер деятельности человека, непременным условием которого выступает адекватное повышение эффективности информационного обеспечения. Под информационным обеспечением понимается представление необхо-

 

димой информации с соблюдением требований ее своевременности и ак-

туальности. Представление необходимой информации — одна из важ- нейших составляющих информатизации общества. Концепция информа- тизации включает прежде всего создание унифицированной в широком спектре приложений и полностью структурированной информационной технологии, включающей процессы сбора, накопления, хранения, поис- ка, переработки и выдачи всей информации, необходимой для информа- ционного обеспечения деятельности.

Чтобы информационная технология была унифицированной в широ- ком спектре приложений, должны быть унифицированы:

— представление об информации, т.е. ее классификация и описание параметров основных видов, выделенных в классификационной струк- туре;

— структура и общее содержание информационного потока, т. е. про- цессов генерирования, фиксации и циркуляции информации в целях ин- формационного обеспечения деятельности;

— перечень и содержание процедур обработки информации во все время и на всех этапах информационного обеспечения деятельности;

— перечень и содержание методов решения задач и обработки ин- формации.

Возможности унификации информационных технологий открывают широкие перспективы развития как самих технологий, так и информати- ки в целом. На основе естественно-научных знаний уже в настоящее вре- мя можно создать и реализовать информационные технологии, унифици- рованные до такой степени, что, с одной стороны, информация может ис- пользоваться в различных сферах деятельности без дополнительной трансформации и адаптации, а с другой — она может быть стабильной, не нуждаться в принципиальном совершенствовании достаточно продол- жительное время.

При любом подходе к постановке целей и задач информационных технологий вычислительные средства в разнообразных формах, начиная от мини-ЭВМ, персональных компьютеров и кончая суперЭВМ и слож- нейшими вычислительными системами и комплексами, играют первосте- пенную, основную роль в информационном обеспечении и развитии об- щества. Информационные технологии прямо или косвенно касаются каж- дого из нас. Информация стала постоянным спутником человека. Она по- могает нам не только ориентироваться в окружающей среде, но и активно воздействовать на нее, выбирая при этом наиболее рациональные и опти- мальные способы и применяя при этом современные вычислительные

средства.

История развития вычислительных средств. Для облегчения фи- зического труда еще с древних времен изобретались разнообразные при-

 

способления, механизмы и машины. Однако лишь немногие из них помо-

гали человеку выполнять работу, похожую на умственную, хотя потреб- ность в ней возникла давно. Вначале в течение длительного времени ис- пользовались примитивные средства счета: счетные палочки, камешки

и т.д., а затем — счеты. Если раньше подавляющее большинство людей занималось физическим трудом, то в XX в. во многих развитых странах стал преобладать умственный труд и, следовательно, возросла потреб- ность в машинах, облегчающих такой труд. Совершенно ясно, что без ма- шин, способных расширить умственные возможности человека, теперь просто не обойтись.

Первые машины, выполняющие арифметические операции, появи- лись в XVII в.: в 1642 г. французский математик и физик Блез Паскаль изобрел устройство для сложения чисел, а в 1673 г. немецкий ученый Вильгельм Лейбниц сконструировал арифмометр, производящий четы- ре арифметических действия. Изобретение арифмометра — важный шаг

в развитии вычислительных средств. Однако производимые с его помо- щью расчеты требовали много времени.

В первой половине XIX в. сделана попытка построить универсальное вычислительное устройство — аналитическую машину, выполнявшую вычисления самостоятельно, без участия человека, т.е. машину, которая работала бы по заданной программе и накапливала бы информацию. Од- нако технологические возможности того времени не позволили реализо- вать идею создания подобной машины. Только спустя почти столетие,

в 1943 г., когда появились электромеханические реле, удалось сконструи- ровать первую аналитическую машину.

Новая модификация вычислительных машин на базе электронных ламп работала в тысячу раз быстрее. В основу разработки следующей мо- дификации аналитических машин легли общие принципы функциониро- вания универсальных вычислительных средств, предложенные в 1945 г. американским математиком и физиком Джоном Нейманом (1903—1957). Одна из таких модификаций создана в 1949 г. С того времени вычисли- тельные машины стали гораздо совершеннее, но большинство из них по- строено на тех же общих принципах функционирования: для универсаль- ности и эффективности работы вычислительная машина должна содер- жать арифметико-логическое устройство, выполняющее арифметические

и логические операции, устройство управления для организации процес- са исполнения программ, запоминающее устройство (или память для хра- нения программ и данных), внешние устройства для ввода-вывода ин- формации. В современных вычислительных машинах, называемых ком- пьютерами, арифметико-логическое устройство и устройство управле- ния, как правило, объединены в центральный процессор. Для повышения быстродействия компьютера обработка информации производится одно-

 

 

временно на нескольких процессорах. Компьютер обрабатывает инфор-

мацию только в цифровой форме. Вся другая информация (звуки, изобра- жения, показания приборов и т.д.), вводимая в компьютер, преобразуется

в цифровую форму.

В развитии вычислительных средств различают несколько поколе- ний, непосредственно связанных с открытиями в физике XX в. ЭВМ пер- вого поколения (40-е — начало 50-х годов XX в.) базировались на элек- тронных лампах. С применением полупроводниковых приборов связыва- ют второе поколение ЭВМ (середина 50-х — начало 60-х годов). В конце

60-х годов появилось третье поколение ЭВМ, основанное на интеграль- ных схемах. В 70-е годы разработаны ЭВМ четвертого поколения с эле- ментной базой на больших интегральных схемах. В последнее время для создания ЭВМ следующих поколений модернизируется их элементная база, разрабатываются принципиально новые средства накопления, хра- нения и обработки информации.

ЭВМ 40-х и 50-х годов XX в. представляли собой крупногабаритные и дорогостоящие устройства, поэтому они были доступны только лишь крупным учреждениям и компаниям. По мере развития технологий ЭВМ становились компактнее и дешевле. Современные персональные компь- ютеры стоят от нескольких сотен до 10 тыс. долл. По сравнению с боль- шими ЭВМ и мини-ЭВМ персональные компьютеры весьма удобны для многих сфер применений.

Суперкомпьютеры. Высокопроизводительные вычислительные системы, суперЭВМ принято считать форпостом компьютерной техники. Они в значительной степени определяют экономическую независимость

и национальную безопасность государства. Развитие отечественной вы- сокопроизводительной техники начиналось с разработки в 1953 г. самой быстродействующей в Европе ЭВМ. Ее производительность 8000—

10 000 операций в секунду (оп/с). Эта машина создана под руководством

нашего соотечественника, академика АН СССР С.А. Лебедева (1902—

1974). Производительность более совершенной модификации такой ма- шины составляла 1 млн. оп/с. Более высокой производительностью —

125 млн. оп/с — обладал отечественный многопроцессорный вычисли- тельный комплекс «Эльбрус-2», созданный в 1985 г. В разработку отече- ственных вычислительных и управляющих систем существенный вклад внесли российские ученые С.В. Емельянов (р. 1929), B.C. Бур- цев (р. 1927), С.К. Коровин (р. 1945), Г.И. Савин (р. 1948) и др.

Мощные компьютеры разрабатываются и по сей день. В 2002 г. япон- ская фирма NEC демонстрировала самый мощный в мире суперкомпью- тер, производительность которого достигает 40 трлн. оп/с. Современные суперкомпьютеры позволяют решать довольно сложные задачи, связанные

с прогнозированием погоды, оптимальным распределением энергии, мо-

 

делированием сложных естественных процессов, синтезом новых мате-

риалов и т.п.

Интернет. Возможности персонального компьютера существенно расширяются с применением компьютерных сетей. Компьютерная сеть представляет собой набор соединенных между собой компьютеров с пе- риферийными и коммуникационными устройствами. Подавляющее большинство компьютеров образует ту или иную сеть. Опыт эксплуата- ции сетей показывает, что преобладающая часть объема пересылаемой по сети информации замыкается в пределах одного офиса. Соединенные ме- жду собой компьютеры в одном учебном классе либо в одном учебном учреждении, или в каком-то административном районе и т.д. образуют локальную сеть.

Существует два типа компьютерных сетей. В одном из них выделяет- ся специальный компьютер (сервер) для организации работы сети, а в другом — нет. Сервер осуществляет централизованное управление ком- пьютерной сетью. В сети без сервера каждый подключенный к сети поль- зователь имеет доступ к ресурсам (дисковое пространство, принтер), пре- доставленным другими пользователями.

Для подключения к удаленным компьютерным сетям либо отдель- ным компьютерам используются телефонные линии. Передача информа- ции производится с помощью устройства, преобразующего цифровую информацию, хранимую в компьютере, в аналоговую (в виде модулиро- ванных электрических сигналов), передаваемую по телефонной линии и производящего обратные преобразования сигнала на входе принимающе- го компьютера. Такое устройство называется модемом (от первых слогов слов: «модулятор» и «демодулятор»).

Локальные сети образуют узлы. Сеть, состоящая из равноправных и независимых узлов, объединенных между собой каналами связи, носит название Интернет. Узлом интернета может быть не только локальная сеть, но и любое вычислительное устройство, в том числе и персональ- ный компьютер, подключенный к сети и имеющий свой индивидуальный адрес. Узел оснащен коммуникационным устройством для переключения каналов связи. Для связи используются обычные и оптоволоконные кабе- ли, радиоканалы и каналы спутниковой связи. Интернет образует своеоб- разную паутину, в которой связь между двумя любыми узлами обеспечи- вается либо по прямому каналу, либо через ряд промежуточных каналов. Узлы обмениваются между собой информацией. Любая информация раз- бивается на пакеты и отправляется по доступным каналам связи.

Интернет — глобальная компьютерная сеть, охватывающая весь мир и образующая систему, которая обеспечивает связь информацион- ных сетей, принадлежащих различным пользователям во всем мире. Ис- тория развития Интернета начинается с 1961 г., когда в США была созда-

 

на экспериментальная сеть для оперативной передачи информации. Мас-

штабы внедрения Интернета резко возросли после введения в 1982 г. про- токола — совокупности принципов, правил и форматов данных, регла- ментирующих взаимодействие субъектов сети. В середине 90-х годов XX в. особую популярность и новую волну притока в Интернет принес новый сервис — World Wide Web (WWW, всемирная паутина). Именно этот способ организации информации в Интернете сделал его понятным и доступным широкому кругу пользователей. Например, в 1995 г. число пользователей удваивалось каждые 50 дней. К концу 90-х годов XX в. их общее число составляло более 15 млн. примерно в 150 странах мира.

Широко распространенным сервисом Интернета является электрон- ная почта. Для обмена письмами по электронной почте каждому абонен- ту на одном из сетевых компьютеров выделяется область памяти — элек- тронный почтовый ящик, доступ к которому осуществляется по адресу абонента и его паролю.

Интернет обеспечивает доступ ко многим видам информации — не выходя из дома можно получить сведения о последних событиях в мире, публикуемых в научных журналах материалах, посмотреть ту или иную телепередачу, понравившийся фильм и вести переписку с абонентом, на- ходящимся в любой точке земного шара. В этом смысле возможности Ин- тернета кажутся неограниченными. Однако следует помнить, что некото- рые виды предоставляемой почти бесплатно информации не всегда явля- ются достоверными и полезными, а в ряде случаев носят деструктивный, безнравственный характер, направленный на деградацию личности. Тем не менее не следует огорчаться: огонь может быть огромной разрушаю- щей силой, но в руках разумного человека он приносит только неоцени- мую пользу. Конечно же, при разумном, взвешенном подходе в выборе необходимой информации Интернет способствует всестороннему разви- тию личности.

Применение вычислительных средств. Возможность сочетания ЭВМ с уже существующими и вновь создаваемыми машинами и система- ми машин освобождает человека от физического труда, связанного с тя- желыми, а иногда вредными и опасными условиями, а также с монотон- ными, однообразными, утомительными и нетворческими действиями.

Рассмотрим некоторые характерные примеры применения современ- ных вычислительных средств. Самое широкое распространение получи- ли микропроцессорные системы для станков с программным управлени- ем. Более сложные микропроцессорные системы — промышленные ро- боты — снабжены простейшими «органами чувств», способными свое- временно реагировать на изменение ситуации. Применение роботов позволяет полностью автоматизировать работу производственных участ- ков, цехов и целых заводов. Однако всегда останутся области деятельно-

 

сти, где ЭВМ не может полностью заменить человека. Это прежде всего

области, связанные с неформальным творческим подходом к делу. Но ЭВМ может облегчить творческий труд. Для этого создаются автомати- зированные рабочие места (АРМ). Например, программное обеспечение АРМ директора предприятия содержит автоматизированную систему управления (АСУ), которая быстро выдает на экран дисплея или на бума-

гу оперативную сводку о положении дел на предприятии (наличие ресур- сов, ход выполнения плана, сведения о работниках предприятия и т. п.), помогает в выборе смежников, а также экономической стратегии и такти- ки. Создаются АСУ, предназначенные для обеспечения оптимального взаимодействия уже не отдельных станков и автоматических линий, а це- хов, производственных объединений в масштабах целой отрасли.

Область применения ЭВМ расширяется в результате не только увели- чения числа механизмов, машин и других устройств, к которым подсое- диняется ЭВМ, но и роста ее «интеллектуальных» способностей. Так, ин- формационно-поисковые системы и базы данных перерастают в базы знаний, развитию которых способствует Интернет. В базах знаний хра- нятся не только данные, но и правила вывода новых утверждений из уже имеющихся. А это означает, что база данных способна порождать новые знания.

 

8.2. СОВРЕМЕННЫЕ СРЕДСТВА НАКОПЛЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ Общие сведения. Появление наскальных рисунков и надписей сви-

детельствует о стремлении человека еще в древние времена сохранить свои наблюдения, передать их потомкам. Позднее стали писать на глиня- ных пластинах, свитках папируса, а примерно два тысячелетия назад поя- вился и поныне самый распространенный носитель информации — бума- га. Но вот наступил век электроники и принес в повседневную жизнь еще одну новинку — ЭВМ — своеобразный кладезь премудрости человека. Бумага, верой и правдой служившая человеку долгое время, начинает по- степенно сдавать некоторые области своей абсолютной монополии. Сей- час важнейшее место в развитии цивилизации отводится электронной вы- числительной технике, в первую очередь получившим широкое распро- странение персональным компьютерам.

Представляют интерес некоторые цифры, характеризующие объем информации, накапливаемой человечеством. Одна книга среднего фор- мата содержит около 1 млн. байт информации. Крупнейшая в мире биб- лиотека Конгресса США хранит примерно 20 млн. книг и 3,5 млн. единиц звукозаписи, что вместе составляет приблизительно 2 Петабайта

(1 Пбайт = 10l5 байт). По оценке ЮНЕСКО, в мире ежегодно печатается

около 100 терабайт (100 • 1012 байт) нового текста (без учета переизда-

22 - 3290 337

 

ний), в том числе 10 тыс. газет, издающихся в разных странах. Ежегодно в

мире выпускается примерно 5000 кинофильмов, а всего со времен брать- ев Люмьер, французских изобретателей, создавших в 1895 г. первый ки- ноаппарат, в виде кинофильмов выпущено около 1 Пбайта информации. Профессионалы и любители делают ежегодно 50 млрд. фотоснимков, что составляет примерно 0,5 Пбайт. На телевизионные передачи приходится

100 Пбайт. Информация, передаваемая по телефону во всем мире, оцени- вается в несколько тысяч петабайт. Приведенные цифры впечатля- ют — человечество оказалось в колоссальном информационном океане. Чтобы свободно плавать в таком безбрежном океане, создаются локаль- ные и глобальные сети, объединяющие множество персональных компь- ютеров.

По объему накапливаемой информации и скорости ее обработки воз- можности персональных компьютеров все же ограничены: на современ- ном персональном компьютере можно хранить всего лишь десятки гига- байт информации. Во многих отраслях — банковское дело, системы ре- зервирования и реализации авиа- и железнодорожных билетов, метео- служба и компьютерное производство видеофильмов — требуется обра- батывать сравнительно большие объемы информации с высокой скоро- стью и, следовательно, нужны большие компьютеры и суперкомпьютеры.

В последнее время наряду с суперкомпьютерами разрабатываются сравнительно небольшие компьютеры с миниатюрными накопителями информации. Самый маленький в мире накопитель информации в виде жесткого диска памяти производит американская фирма IBM. По разме- рам он сравним с отечественной пятирублевой монетой, однако объем его памяти достаточно большой — 340 Мбайт. Этот миниатюрный диск очень удобен для карманных компьютеров и цифровых фотоаппаратов. На винчестер-малютку можно записать несколько сотен цветных фото- графий, а затем распечатать на принтере или перевести в память больше-

го компьютера.

Все виды ЭВМ, в том числе большие и малые компьютеры, содержат запоминающее устройство — тот или иной накопитель информации, или память. Память — это то, что наделяет ЭВМ интеллектуальными призна- ками и что существенно отличает ее от других машин и механизмов.

Память человека и память ЭВМ. Память — несомненно, один из важнейших атрибутов человека. Развитый, утонченный и вместе с тем изощренный аппарат памяти, пожалуй, это основное, что выделяет чело- века среди других представителей живого мира. Не только запоминание окружающего (это неосознанно делают и животные), но и воспоминание, логическое осмысление, многократное обращение сознания к хранилищу памяти и извлечение из него всего того, что нужно в данный мо- мент, — на это способен лишь человек, наделенный разумом.

 

Совокупная память всех людей, коллективная память человечества,

материализованная в многочисленных книгах, картинах, нотах, фотогра- фиях, чертежах, кинофильмах, архивных документах и во многом-мно- гом другом, вне всякого сомнения образует один из основных краеуголь- ных камней фундамента человеческой цивилизации. За последние деся- тилетия разнообразные технические средства накопления и хранения ин- формации пополнились еще одним — наиболее универсальным и гибким — памятью ЭВМ, которой во все большей степени отводится по- стоянно возрастающая роль в совершенствовании ЭВМ, и, следователь- но, в развитии общества в целом.

Сегодня ЭВМ стала главным инструментом, с помощью которого осуществляется управление информационными потоками. Так в общих чертах выглядит современная картина. О памяти ЭВМ известно гораздо больше, чем о памяти человека, его сознательной и бессознательной дея- тельности. Надпись «Познай самого себя», начертанная у входа в дель- фийский храм Аполлона, актуальна и по сей день. Память человека обла- дает индивидуальными, многогранными, удивительными и большей ча- стью не объясненными пока свойствами. Цицерон считал, что «для ясно- сти памяти важнее всего распорядок; поэтому тем, кто развивает свои способности в этом направлении, следует держать в уме картину ка- ких-нибудь мест и по этим местам располагать воображаемые образы за- поминаемых предметов». Примерно по такому принципу построена и па- мять ЭВМ. Из приведенных образных сравнений понятно, что память ЭВМ по многим параметрам отстает от мозга человека. И мы непременно

«должны учиться у природы и следовать ее законам», как утверждал

Н. Бор.

И творческая, и подсознательная деятельность, и другие ее виды, час- то объединяемые одним словом «чувство», применительно к памяти ЭВМ можно отнести к искусственному интеллекту, привлекающему вни- мание многих исследователей.

Высокая плотность записи, большая емкость памяти, высокое быст- родействие, способность восприятия и аналоговой, и цифровой информа- ции, возможность оперативного доступа к данным, сочетание адресного

и ассоциативного поисков, объединение последовательного и параллель- ного принципов ввода-вывода информации, отсутствие механически пе- ремещающихся узлов, высокая долговечность и надежность хране- ния — вот те основные качества, которыми хотелось бы наделить разра- батываемые долговременные запоминающие устройства.

Технологические возможности реализации высокой информаци- онной плотности. Запоминающие устройства большинства моделей ЭВМ основаны на магнитной записи. Прогнозы специалистов показыва-

 

ют, что в ближайшем будущем устройства магнитной записи останутся доминирующими на мировом рынке информационной техники.

С развитием средств вычислительной техники растет и будет расти спрос на запоминающие устройства небольших размеров, способные хра- нить большой объем информации. В этой связи проблема повышения ин- формационной плотности записи — одна из важнейших в совершенство- вании запоминающих устройств большой емкости.

В запоминающих устройствах на подвижном магнитном носителе, где основное — это накопление информации, фактором первостепенной важности является поверхностная информационная плотность записи, определяемая количеством информации, приходящейся на единицу пло- щади поверхности рабочего слоя носителя записи. Поверхностная ин- формационная плотность записи зависит от плотности записи вдоль од- ной дорожки (продольной плотности) и числа самих дорожек на единицу длины в поперечном относительно движения носителя направлении (по- перечной плотности). Из теоретических расчетов следует, что продоль- ная плотность записи информации на магнитном носителе может дости- гать 20 000 бит/мм. Если в настоящее время в лучших магнитных накопи- телях продольная плотность около 5000 бит/мм, то становится понятным, какие возможности еще не реализованы.

Магнитная запись с перпендикулярным намагничиванием, когда пе- ремагничивание рабочего слоя осуществляется в его перпендикулярной плоскости, обеспечивает существенное повышение информационной плотности записи. Так, в лабораторных образцах накопителей уже дос- тигнута продольная плотность, составляющая более 10 000 бит/мм. Для этого применяется записывающий элемент толщиной 0,1 мкм. При его ширине 0,1 мкм поверхностная плотность записи информации равна 100 бит/мкм2, что примерно на два порядка больше предельно воз- можной плотности в оптических накопителях. Воспроизведение инфор- мации, записанной с такой высокой плотностью, производится с помо- щью высокочувствительных магниторезистивных преобразователей.

Голографическая память. Быстродействие памяти зависит от дли- тельности процессов записи, поиска и воспроизведения информации. Увеличение емкости памяти требует и роста скорости обмена информа- цией. Существенно повысить быстродействие в результате модерниза- ции дисковых накопителей информации — задача довольно трудная. Нужна другая идейная концепция. Оказывается, такая концепция извест- на и уже привела к некоторым результатам. Речь идет о голографической памяти. Она основана на применении лазерного излучения и позволяет реализовать многие свойства, присущие памяти человека.

Однако прошли десятки лет с начала разработки голографической па- мяти, а реальных, конкурентоспособных устройств, которые можно было

 

бы отнести к промышленным, а не к лабораторным, до сих пор нет. В чем

же дело? Все тот же известный диссонанс идейных концепций и элемент- ной базы. Транзистор, интегральная схема, микропроцессор — элемен- ты, в свое время определявшие лицо вычислительной техники и не только параметры конкретных ЭВМ, но и идеологию научно-технического про- гресса. Появился лазер — и возникли новые отрасли естествознания: квантовая радиофизика, топография, нелинейная оптика. Хотя идейные основы данных отраслей предложены гораздо раньше, но только лазер дал им жизнь. С применением полупроводниковых лазеров созданы оп- тические дисковые накопители.

С голографической памятью ситуация, увы, иная. Используемые в ла- бораторных разработках ее элементы — газовые лазеры, разнообразные оптические затворы и др. — пока еще несовершенны: как правило, они громоздки, недолговечны, сложны в изготовлении и эксплуатации, в них используются разнородные материалы. Приходится констатировать, что элементная база голографической памяти для промышленного производ- ства еще не создана.

Правда, в последнее десятилетие в развитии ряда направлений опто- электроники достигнуты определенные успехи, которые косвенно, а ино- гда и прямо способствуют решению рассмотренной проблемы. Созданы полупроводниковые лазеры с высокой степенью когерентности излуче- ния, позволяющие записывать качественные голограммы. Развивается интегральная оптика, в рамках которой традиционные объемные оптиче- ские элементы заменяются тонкопленочными. Например, тонкопленоч- ные оптические затворы могут переключаться напряжением всего в не- сколько вольт, при этом время переключения менее 1 нс.

Нейронные сети. В 80—90-е годы XX в. прогресс в развитии вычис- лительной техники многие связывают с созданием искусственных ней- ронных сетей. Успехи в разработке и использовании нейрокомпьютеров определяются их принципиально новым свойством — возможностью эф- фективного самообучения в ходе решения наиболее сложных задач. По своей сути нейрокомпьютер является имитацией нейронной сети мозга человека.

Используя терминологию вычислительной техники, можно сказать, что нейрон является бинарной ячейкой. Он может находиться либо в воз- бужденном, либо в невозбужденном состоянии, которое изменяется в ре- зультате взаимодействия с другими нейронами. В нейронной сети полез- ная информация запоминается не отдельными нейронами, а группами нейронов, их взаимным состоянием. Каждый нейрон в большей или мень- шей степени связан примерно с 104 нейронами. Принимая внешнюю ин- формацию и обмениваясь внутри головного мозга, каждый отдельный нейрон имеет возможность последовательно приближаться к принятию в

 

сложной внешней обстановке решения и переходу в нужный момент в нужное (возбужденное либо невозбужденное) состояние. Чем больше объем нейронной сети, тем более сложную задачу можно решить с ее по- мощью.

К настоящему времени производится моделирование нейронных се- тей. Магнитооптические управляемые устройства уже сегодня позволя- ют сформировать высококачественный массив информации, скорость об- работки которого по алгоритму нейронной сети существенно превосхо- дит возможности человеческого мозга.