Сергей Бердышев - Открытия и изобретения, о которых должен знать современный человек
Со временем это общество сменится постиндустриальным, которое отчасти сформировалось в США и Японии. Для него характерно преобладание сферы сервиса в экономике. Каким будет следующее общество? Информационным, т. е. таким, хозяйственное воспроизводство которого всецело базируется на информационных технологиях.
В таком обществе получат самое широкое распространение ЭВМ всех видов, достигнет невиданных размеров роботизация производства, решающую роль в социальных процессах будут играть компьютерные сети. На каждого человека в среднем будет приходиться один компьютер, два сотовых телефона и множество вспомогательной электроники. Отдельные признаки этого общества просматриваются уже сейчас.
Развитие информатики, кибернетики и вычислительной техники невозможно представить без разработки теории устройства и работы вычислительной машины (компьютера). Эта теория базируется на принципах фон Неймана, названных так в честь их создателя. Теория включает в себя всего четыре принципа. Настоящий программируемый компьютер должен состоять из следующих устройств: а) арифметического логического устройства; б) запоминающего устройства; в) внешних устройств; г) устройства управления.
Арифметическое логическое устройство отвечает за вычислительные операции, оно работает с логическими связями и математическими величинами. Запоминающее устройство представляет собой память счетной машины, куда записывается задача и откуда компьютер берет данные для проведения операций. В памяти записаны программы применения операций и программы решения задач. Каждая программа представляет собой алгоритм работы компьютера, записанный на машинном языке.
Внешние устройства, или периферия компьютера, представляют собой приспособления для ввода и вывода информации. Эта техника обеспечивает эффективное сообщение между пользователем программ и прочих ресурсов компьютера и самим компьютером. Устройство управления, опираясь на записанные в памяти команды, координирует процесс выполнения программ.
Современный персональный компьютер полностью соответствует принципам фон Неймана и включает в себя все перечисленные устройства. Арифметическое логическое устройство, память и устройство управления находятся в системном блоке ПЭВМ. Управление осуществляет центральный процессор, жесткий диск является запоминающим устройством.
Логические операции выполняются при использовании ресурсов жесткого диска, а также чипов (микросхем). Внешние устройства представлены клавиатурой, «мышью», дисководом (инструменты ввода), дисплеем, принтером, графопостроителем, звуковыми колонками (инструментами вывода). Инструменты ввода-вывода информации весьма разнообразны, поэтому здесь перечислены только основные.
Следует ли считать растущую компьютеризацию злом или благом? Сама постановка вопроса придает ему философский смысл. Во зло можно обратить что угодно. Культура пользования возможностями ЭВМ напрямую зависит от общей культуры человека. Если же говорить об экономическом и научно-техническом значении компьютеризации, то здесь необходимо непременно отметить несколько малоприятных моментов.
Во-первых, человек всегда остается незаменим. Он никогда не ошибается в том, в чем допускает промахи ЭВМ. Человек в подавляющем большинстве случаев способен оценивать ситуацию гораздо более верно, чем машина, при нехватке исходной информации. В некоторых сферах деятельности человек-работник остро необходим. Во-вторых, ЭВМ не безгрешны, поскольку их создают обычные люди. Возможности компьютеров всегда ограничены знаниями и возможностями человека. Каждая вычислительная машина работает по алгоритму, составленному людьми. Если нет алгоритма работы, то компьютер не справится с порученным ему заданием.
Наконец, человек может просто заложить в ЭВМ неверные исходные данные, которые проистекают от нашего собственного незнания. Горизонты науки вполне отчетливо различимы, особенно в таких дисциплинах, как космология, физика термоядерного синтеза, молекулярная биология, психология, физиология старения и т. п. Чего не знает человек, того не может знать компьютер. Правильно будет утверждать, что компьютер необходим лишь для решения задач, на которые человеку катастрофически не хватает времени. Ни больше, ни меньше.
Стоит упомянуть в этой связи о самом примечательном достижении астрофизиков 1998 г. Учеными была построена на одном из 10 самых мощных в мире суперкомпьютеров трехмерная модель видимой части Вселенной. Насколько она справедлива? Ровно настолько, насколько полны сведения о космическом пространстве, добытые астрономами. Спустя два года были получены фотографии более далеких областей Вселенной, где замечены другие закономерности распределения небесных тел. Вполне вероятно, эти закономерности перечеркнут многое из того, что выдал по завершении работы суперкомпьютер.
Изобретение компьютера
Эволюцию вычислительной техники принято разделять на несколько этапов: домеханический, механический, электромеханический и электронный. Домеханический этап начался 40 000 лет назад, когда завершилось становление кроманьонца — человека современного типа. Определенно он умел считать и пользовался при этом первоначально пальцами и другими частями тела, а в дальнейшем палочками и камешками.
О предыстории математических вычислений подробнее рассказано в первой главе книги. Наивысшим достижением домеханического этапа стало изобретение счетов. Прародителем данного инструмента был созданный греками и римлянами абак. В X в. н. э. китайцы изобретают обычные счеты, которые хорошо знакомы и современному человеку.
Механический этап вычислительной техники берет начало в середине XVII столетия, а точнее, даже несколько ранее. Знаменитый французский физик Б. Паскаль сконструировал свою суммирующую машину в 1642 г. Почти одновременно работал над счетной машиной Шиккард. На рубеже XVII–XVIII вв. появляются первые арифмометры. Их создатель — немецкий философ и математик Г. Лейбниц. В XVIII в. арифмометры окончательно дорабатываются и почти в неизменном виде господствуют в математике как самые типичные счетные устройства, соперничающие с логарифмической линейкой и прочими приспособлениями.
В 1824 г. появляется ткацкий станок Ш. Жаккара (Жаккарда), снабженный перфокартой. Перфокарта представляла собой квадрат картона с пробитыми на нем дырочками. Порядок дырочек определял последовательность действий вычислительной машины. Ее считывающее устройство, принимая перфокарту, опускало часть металлических стержней в отверстия в картоне. Остальные стержни не могли пробить картон и оставались в прежнем положении. В зависимости от комбинации отверстий менялась комбинация стержней, и устройство срабатывало иначе.
История станка Жаккара поучительна. Она показывает, что прогресс — это не только создание нового, но и борьба с невежеством. Гениального изобретателя едва не бросили в воду жители его родного города Лиона, поскольку Жаккар якобы вознамерился оставить половину горожан без работы. Сам станок, будущие модели которого обеспечат столько рабочих мест и принесут процветание многим странам, сожгла разъяренная толпа.
Итак, Жаккар первым употребил кодированную запись задачи. Независимо друг от друга Ч. Бэбидж и А. Лавлейс, опираясь на это изобретение, разработали алгоритмический язык формулировки и решения задач на машине, тем самым создав программирование. Лавлейс, дочь поэта Дж. Байрона, стала первым в истории человеком-программистом. В начале XIX в. темпы промышленного роста требуют создания все более совершенных счетных устройств, способных выполнять математико-логические операции.
Первая настоящая аналитическая машина также была механической, она построена в 1834 г. и состояла из 50 000 деталей. Электромеханический этап развития вычислительной техники начинается с 1890-х гг. Электричество, совершив подлинный переворот в промышленности, вторгается в сферу механизированных расчетов. Предвестником старта электромеханических устройств, совмещающих в себе принципы механики и электротехники, становится табулятор Голлерита, сконструированный в 1887 г.
История электронных вычислительных машин (ЭВМ) берет начало в середине 1940-х гг. В 1945–1946 гг. в США была создана одна из наиболее прогрессивных ЭВМ того времени — машина «ENIAC» Эккерта и Маучли. Устройство в целом занимало огромную комнату, однако его мощность была очень мала. Сегодня такой мощностью обладает чип размерами в 6 мм. Первый настоящий электронный компьютер, работающий по принципу фон Неймана, был создан в 1949 г. Морисом Уилксом. Дальнейшее развитие компьютерной техники напрямую зависело от миниатюризации деталей.
