Реферат: Перспективы развития компьютерной техники - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Перспективы развития компьютерной техники

Банк рефератов / Биология

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 35 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

12 Институт государственно го и муниципального управления НОУ МУБиНТ Реферат по курсу ” Концепция современного естество знания ” Выполнил: слушатель группы З-21 Копыло в О.В. Проверил: к.х.н., доцент Будний Игорь Владимирович Ярославль, 2003 Тема: Перспективы развития компьютерной техники Содержание : 1. Вступление 2. Квантовый компьютер 3. Нанотехнологии 4. Компьютеры на основе ДНК 5. Искусственный интеллект 6. Заключение Проблема — не в новых идеях, а в том, чтобы избавиться от старых, которые врастают в тех, кого воспитывали, как воспитывали большинство из нас, в каждый уголок наших умов. Джон М. Кинз В одном из интервью вскоре после получения Нобелевск ой премии Жорес Алферов АЛФЕРОВ, ЖОРЕС ИВАНОВИЧ Род ился 15 марта 1930 в Витебске. С 1953 работает в С.- Петербургс ком Физико-техническом институт е , с 1987 – в качестве директора. В 1959 защитил кандидатскую диссертацию, посвященную иссл едованию германиевых и кремниевых силовых выпрямителей. Первый непрер ывный лазер на гетеропереходах был создан в лаборатории Алферова. Эта же лаборатория по праву гордится разработкой и созданием солнечных батар ей, успешно примененных в 1986 на космической станции «Мир»: батареи прораб отали весь срок эксплуатации до 2001 без заметного снижения мощности. Технология конструирования полупроводниковых систем достигла таког о уровня, что стало возможным задавать кристаллу практически любые пара метры: в частности, если расположить запрещенные зоны определенным обра зом, то электроны проводимости в полупроводниках смогут перемещаться л ишь в одной плоскости – получится так называемая «квантовая плоскость ». Если расположить запрещенные зоны иначе, то электроны проводимости см огут перемещаться лишь в одном направлении – это «квантовая проволока »; можно и вовсе перекрыть возможности перемещения свободных электроно в – получится «квантовая точка». Именно получением и исследованием сво йств наноструктур пониженной размерности – квантовых проволок и кван товых точек – занимается сегодня Алферов. В 2000 Алферов получил Нобелевскую премию по физике «за достижения в элек тронике» совместно с американцами Дж.Килби и Г.Крёмером. Крёмер, как и Алф еров, получил награду за разработку полупроводниковых гетероструктур и создание быстрых опто- и микроэлектронных компонентов (Алферов и Крёме р получили половину денежной премии), а Килби– за разработку идеологии и технологии создания микрочипов сказал: «Мне по-своему жаль новое поколение. Ведь, если разобраться, уже все открыто. Так что в новом веке вам будет делать нечего — так, частностями заниматься». От этих слов одного из отцов современной полупроводниковой электроник и становится немного жутко. Значит, предел уже положен и стена темнеет на горизонте? Через пару десятков лет прогресс человечества будет навсегд а остановлен одним из незыблемых постулатов Вселенной. «Как навсегда? — спросите вы. — Пройдет сто лет, тысяча, и принципиально ничего не изменит ся? Ну нет! Не может такого быть!» Однако, как это ни грустно, там, где действ ительно достигнем физических пределов, мы не сможем продвинуться дальш е ни на шаг. Мы бессильны перед законами природы, никакие наши приборы и оп ыты, молитвы и приказы не заставят их отступить ни на йоту. Уже в ближайшие годы святейшая догма мира высоких технологий — закон Мура . В 1965 г соучредитель фирмы Intel Гордон Мур предсказал, что плотность тра нзисторов в интегральных схемах будет удваиваться каждый год Позднее е го прогноз, названный законом Мура, был скорректирован на 18 месяцев. В теч ение трех последних десятилетий закон Мура выполнялся с замечательной точностью. Не только плотность транзисторов, но и производительность ми кропроцессоров удваивается каждые полтора года (об уд воении плотности транзисторов в процессорах каждые полтора года) стане т просто занимательным историческим фактом. Полупроводниковые техноло гии отживают свое — сейчас очевидно, что частоту в 30— 40 ГГц они не перешаг нут никогда. Бешеная гонка за тактовой частотой заставит нас научиться с читать на атомах и молекулах — это и станет концом эволюции нашей цивил изации. Современная физика жестко и однозначно говорит, что путешествов ать к звездам или перемещаться в пространстве с помощью телепортации мы никогда не сможем, если в доступной нам части реальности мы и в самом деле уже открыли абсолютно все. Но у нас есть повод оставаться оптимист ами: ведь ни один закон и постулат не запрещают появление принципиально нового знания! Так, в 1894 г. знаменитый физик Альберт А. Майкельсон МАЙКЕЛЬСОН, АЛЬБЕРТ АБРАХАМ (Michelson, Albert Abraham) (1852– 1931), американский ф изик, удостоенный в 1907 Нобелевской премии по физике за создание прецизион ных инструментов и выполненные с их помощью спектроскопические и метро логические исследования. В 1880– 1882 он стажировался в университетах Берлина, Гейдельберга, Парижа. Работая в Берлине у Гельмго льца, заинтересовался проблемой обнаружения «эфирного ветра». Совмест но с Э.Морли создал новый интерферометр, позволявший достичь необходимо й точности, и в 1887 получил результат, который английский ученый Дж.Бернал н азвал «величайшим из всех отрицательных опытов в истории науки». Этот оп ыт стал фундаментальным подтверждением специальной теории относитель ности. В 1890-е годы он решил важную метрологическую задачу: провел измерени е эталона метра в единицах длины волны излучения кадмия. В эти же годы, заи нтересовавшись звездной спектроскопией, изобрел спектральный прибор в ысокой разрешающей способности – «эшелон Майкельсона». (экспериментально доказавший отсутствие эфира) писа л: «Наиболее важные фундаментальные законы и факты физической науки отк рыты, и они сейчас установлены так твердо, что возможность их когда-нибуд ь заменить чем-то новым вследствие новых открытий крайне мала... Наши буду щие открытия нужно искать в шестом знаке после запятой». Не правда ли, нап оминает слова Ж. Алферова? Но буквально через год Рентген открыл пронизы вающие материю лучи, через два — Беккерель обнаружил явление радиоакти вности, через три — Томпсон ввел понятие электрона. Первые 30 лет XX в. прине сли теорию относительности Эйнштейна, открытие атомного ядра Резерфор дом, квантовую теорию и доказательство расширения Вселенной. Майкельсо н умер в 1931 г., так что он еще успел поразиться столь быстрому изменению взг лядов на мир. В 1894 г. мы знали все, в 1931-м — почти ничего... Не ждут ли нас в начале XXI в. столь же блестящие откровения природы, как и сто лет назад? В свое время люди верили, что самолет ник огда не сможет преодолеть звуковой барьер, так как это должно его разруш ить. Но октябрьским утром 1947 г. мир впервые услышал столь привычный сейчас любому летчику хлопок — Чак Инджер на экспериментальном истребителе с умел обогнать звук. Скромного калужского учителя физики Циолковского, р азработавшего в начале века проект полета в космос с помощью реактивног о двигателя, все считали в лучшем случае наивным мечтателем (а чаще прост о сумасшедшим). Но прошло всего полвека, и первые ракеты взмыли в небо, док азав, что скепсис в отношении творческих возможностей человечества сов ершенно неуместен. В это м реферате мне хотелось бы описать те п ерспектив ы , которые открывает перед нам и дальнейшее развитие технологии на имеющейся теоретической базе. Из мн ожества футуристических направлений я опишу всего несколько, но наиболее многообещающих и интересных. Мы ув идим, каким ярким и необычным может оказаться наше будущее даже с учетом все тех же объективных пределов. И не стоит это воспринимать просто как з анимательную сказку: сравните наши достижения в начале XIX и XX вв. — вы пойм ете, что самые смелые прогнозы (если они не противоречат фундаментальным законам природы) рано или поздно становятся реальностью. Квантовый компьютер В 1982 г. Ри чард Фейнман ФЕЙНМАН, РИЧАРД ФИЛЛИПС (Feynman, Richard Phillips) (1918– 1988), американский физик, удо стоенный в 1965 Нобелевской премии по физике (совместно с японским ученым С. Томонагой и американским ученым Дж.Швингером) за работы по квантовой эле ктродинамике. Основные работы Фейнмана посвящены квантовой электродин амике, квантовой механике, статистической физике. С помощью созданной Фе йнманом в 1948 (независимо от Томонаги и Швингера) современной квантовой эл ектродинамики удалось преодолеть трудности, которые возникли при прим енении квантовой механики в теории взаимодействия электромагнитного п оля с электронами и другими заряженными частицами. В 1949 Фейнман разработа л способ объяснения возможных превращений частиц – т.н. диаграммы Фейнм ана (при этом позитроны рассматривались как электроны, движущиеся вспят ь во времени). В квантовой механике разработал метод интегрирования по т раекториям. Создал теорию квантованных вихрей в сверхтекучем гелии (1988), п редложил применять методы теории возмущений к проблеме квантования гр авитационного поля. Фейнман – один из авторов широко известного универ ситетского курса лекций по физике. (лауреат Нобелевск ой премии 1965 г. за работы по квантовой электродинамике) опубликовал стать ю, в которой поднял очень важную, ранее обойденную вниманием ученых проб лему. Прогресс человеческой цивилизации второй половины XX в. целиком свя зан с успехами в области электроники. С каждым годом процессоры в компью терах становятся все производительнее (так, плата современных наручных часов является куда более мощным вычислительным устройством, чем созда нный в 1946 г. 30-тонный ламповый «Эниак»), а их структурные элементы — меньше. Но до каких пор сможет продолжаться эта начатая более полувека назад гон ка? Пока теоретическим пределом является передача бита информации при п омощи одного электрона, локализованного на одном атоме. Это позволит уве личить тактовую частоту примерно до терагерца (или тысячи гигагерц) — в общем, весьма неплохая перспектива. Однако специалисты, приводящие подо бные цифры, не учитывают одного факта. Преодолев порог миниатюризации в десяток нанометров (сейчас выпускаются процессоры по 130-нанометровой те хнологии), мы попадем в необычный, совершенно непохожий на наш, мир кванто вых законов. Особенностью квантовой реальност и является ее принципиальная нелокальность и неопределенность: класси ческий бит наших компьютеров, будучи представлен на квантовом уровне од ним электроном, как бы «размажется», оказываясь одновременно в двух сост ояниях, к которым можно применить только вероятностный подход, но нельзя однозначно утверждать, что данная единица информации равна 0 или 1. Если г оворить корректнее, то описывающая на квантовом уровне электрон волнов ая функция, согласно принципу суперпозиции, представляет собой линейну ю комбинацию всех его состояний (точнее — собственных функций), соответ ствующих классическому биту. Следовательно, используемые сейчас вычис лительные схемы неизбежно перестают работать. Описанное явление, назыв аемое квантовым шумом, представляет собой объективную преграду для дал ьнейшего развития полупроводниковых технологий (экстраполяция закона Мура показывает, что предел наступит уже в ближайшие 10 лет). Таким образом, тактовая частота в 1 ТГц для традиционной электроники абсолютно недости жима... Однако выход из тупика имеется, причем о беспеченный именно тем, из-за чего мы в нем оказались, — квантовой природ ой вещества. Исторический призыв Ричарда Фейнмана ответить на вопрос, ка кие преимущества могут дать вычислительные системы на квантовых элеме нтах, привлек в эту область множество талантливых ученых, что обеспечило ее быстрый прогресс. На сегодняшний день для построения квантового комп ьютера сделано так много, что можно смело прогнозировать начало его пром ышленного выпуска уже в первой четверти наступившего века. Вопреки досужему мнению, при решении бо льшинства задач квантовый компьютер не будет работать быстрее традици онного. Более того, на выполнение одного рабочего хода (понятие тактовой частоты к нему неприменимо) ему понадобится существенно больше времени. Однако для квантового бита (кубита) характерно понятие суперпозиции: куб ит в одну единицу времени равен и 0, и 1, а классический бит — либо 0, либо 1. Под обное свойство квантовых частиц одновременно находиться в нескольких состояниях обеспечивает параллелизм квантовых вычислений, что делает их в ряде задач эффективнее используемых сейчас технологий. Например, ес ли квантовая память состоит из двух кубитов, то мы потенциально можем од новременно (!) работать со всеми ее состояниями: 00, 01, 10, 11. Таким образом, если в полупроводниковом процессоре одна операция может изменить до L перемен ных, то в квантовом регистре преобразуется до 2 L -1 переменны х. А из этого следует, что в случае задачи, идеально использующей его специ фику, квантовый компьютер будет в 2 L /L раз быстрее, чем классический. На данном этапе известно всего несколько задач, решение которых облегчи тся с появлением квантового компьютера. Но так как они исключительно важ ны, их стоит упомянуть. Исторически первым квантовым алгоритм ом стал разработанный в 1995 г. американским математиком Питером Шором из Bell Labs (из ее стен вышло 12 нобелевских лауреатов по физике) алгоритм быстрой ф акторизации больших чисел. Его появление немало напугало банкиров и ген ералов от спецслужб, и вот почему. Все современные криптографические сис темы строятся исходя из предположения, что разложить на простые множите ли достаточно длинное число невозможно. Для того чтобы решить подобную з адачу для N-битового двоичного числа, современным компьютерам требуется 2 N единиц времени. А квантовый компь ютер, использующий алгоритм Шора, справится с ней за время N 3 . Так, на поиск ключа к шифру на основе разбие ния на простые множители 300-разрядного числа мощнейшая из существующих Э ВМ затратила бы около миллиона лет, а на подобную работу для 1000-разрядного числа ей понадобится 10 25 лет (это вре мя в миллиарды раз превосходит возраст нашей Вселенной). Квантовому же к омпьютеру на то, чтобы просчитать эту задачу, достаточно всего нескольки х часов. Значительный эффект от параллелизма вычислений квантового компьютера возможен и в такой важной задаче, как организация поиска в несортированн ой базе данных. Созданный Ловом Гровером, коллегой Шора из Bell Labs, алгоритм в наихудшем случае для нахождения нужного объекта потребует N 1/2 запросов, где N — число записей в базе. То ес ть если классическому компьютеру для анализа 1000 записей понадобится 1000 же логических шагов, то квантовому вычислительному устройству хватит и 30. Т аким образом, количество запросов окажется значительно меньше, чем буде т проанализировано переменных. Фантастично, не правда ли? Р. Фейнман указал на возможность исполь зования квантового компьютера для расчета параметров квантовых систем . Квантовая система — это некоторый объект, свойства и особенности кото рого описываются квантовыми закономерностями. Типичная задача из этой области — расчет распределения электронной плотности в молекуле. Реши ть ее при помощи обычного компьютера невозможно из-за экспоненциальног о возрастания числа состояний системы с увеличением количества частиц. Квантовые же вычислительные устройства, используя возможность одновре менной обработки большого числа переменных, будут справляться с ней с ле гкостью. А это позволит нам, например, моделировать молекулы лекарств, чт о поможет победить неизлечимые сейчас заболевания. Огромным прорывом в области защиты инф ормации станет организация квантовых линий связи, использующих знамен итый принцип неопределенности Гейзенберга. Он утверждает, что невозмож но провести какое-либо измерение в квантовой системе, не внеся в нее изме нений. А это означает, что любая попытка копирования информации из канал а вызовет всплеск помех, который может быть зарегистрирован операторам и. Вот, в общем-то, и все. Как видите, квантовому компьютеру пока уготована ис ключительно узкая специализация. Однако вытеснить своего полупроводни кового собрата у него все-таки есть шанс. Мы можем рассчитывать на широко е применение квантовых компьютеров в связи с тем, что математики умеют в есьма ловко сводить алгоритмы одних типов к другим, равносложным. Так чт о решение проблемы искусственного интеллекта, новый уровень работы с гр афикой и видео, прорыв в математическом моделировании — все это может б ыть обеспечено появлением квантовых вычислительных систем. Первый практический успех по построени ю квантового компьютера был достигнут в 1998 г. компанией IBM, сотрудники кото рой сумели создать двухкубитовую машину из молекулы хлороформа. Продол женные исследования позволили им объявить в 2001 г. о серьезной вехе на пути развития информационных технологий: созданный ими семикубитовый квант овый компьютер решил задачу о факторизации числа 15 при помощи алгоритма Шора, разложив его на 3 и 5. Однако лидерами в создании квантового компьютера стоит считать разработчиков из группы профессора Марка Эри ксона из университета шт. Висконсин в Мэдисоне: в августе этого года они о бъявили о том, что им впервые удалось смоделировать архитектуру квантов ого компьютера на основе кремниевой технологии. Их вычислительное устр ойство представляет собой массив квантовых точек в кремниево-германие вом полупроводнике; в каждой из этих точек локализован один электрон. В к ачестве кубита используется спин электрона. Управление системой осуще ствляется при помощи электростатических «затворов», при «открывании» которых электроны туннелируют. На сегодняшний день в десятках научно-и сследовательских центров по всему миру ведутся работы по реализации кв антового компьютера на базе органических молекул и сверхпроводящих ко лец, на атомах фосфора, встроенных в кремниевую пластину, и квантовом эфф екте Холла, джозефсоновском контакте и мессбауэровских ядрах. И хотя пок а успехи впечатляют лишь специалистов, вера людей в победу и их целеустр емленность заставляют надеяться — будущее будет выиграно нами! Нанотехнологии и молетроника Любой из известных на м предметов — всего лишь скопление атомов в пространстве. И будет ли это алмаз или горстка пепла, булыжник или чип компьютера, труха или спелый пл од, определяется только способом их упорядочивания. Расположение атомо в друг относительно друга порождает такие понятия, как дешевое и драгоце нное, обычное и уникальное, здоровое и больное. Наше умение упорядочиват ь атомы лежит в основе любой технологии. В процессе развития цивилизации люди учились управлять все меньшими и меньшими группами атомов. Мы прош ли долгий путь от каменных наконечников для стрел до процессоров, умещаю щихся в игольном ушке. Но наши технологии все еще грубы, и пока мы вынужден ы оперировать большими, плохо управляемыми группами атомов. По этой прич ине наши компьютеры глупы, машины непрерывно ломаются, молекулы в наших клетках неизбежно приходят в беспорядок, уносящий сначала здоровье, а за тем и жизнь. Настоящий же прорыв в эволюции науки произойдет только тогд а, когда мы научимся управлять отдельными атомами. Технологии, которые работают на уровне отдельных атомов и молекул, называются нанотехнологиями (нанометр — эт о 10 -9 м, одна миллиардная метра). Отцом этого перспективнейшего направления считается все тот же Ричард Фейнм ан, прочитавший в 1959 г. историческую лекцию «Там, внизу, еще много места». В н ей он сказал: «Насколько я вижу, принципы физики не запрещают манипулиро вать отдельными атомами... Пока мы вынуждены пользоваться молекулярными структурами, которые предлагает нам природа. Но в принципе физик мог бы с интезировать любое вещество по заданной химической формуле». Техничес кий уровень того времени, когда были произнесены эти пророческие слова, заставлял воспринимать их как очередную футуристическую сказку. Но в 1981 г . ученые Г. Бининг и Г. Рорер из швейцарского отделения IBM создали туннельны й микроскоп, впервые позволивший взглянуть на обособленные молекулы и а томы. Однако исследователей ждал еще один приятный сюрприз: оказалось, ч то их детище способно не только «увидеть», но и «подцепить» отдельный ат ом и перенести его на другое место. За прошедшие с тех пор 20 лет нанотехнол огии стали производственной реальностью, и уже сейчас мы можем создават ь необходимые нам объекты, «монтируя» их на атомном уровне. Когда говорят о нанотехнологиях, подра зумевается несколько достаточно разрозненных по целям и планируемому времени реализации научных направлений. Одно из них, работающее над каче ственным переходом традиционной полупроводниковой электроники с микр о- на наноуровень, хорошо освещено в периодической литературе. Успехи эт их работ значительны уже сегодня, но, ввиду неразрешимости ряда проблем, связанных с размерными эффектами, неизбежно возникающими при достижен ии транзисторами величины 30— 40 нм, очевидна необходимость поиска альтер нативной технологии. Одним из вариантов является молекулярная электро ника, или молетроника. В 1974 г. ведущие ученые фирмы IBM А. Авирам и М. Ратнер представили вещество, мол екула которого обладала теми же свойствами, что и обычный диод. Пропуска я ток в одном направлении, введением дополнительного, управляющего фраг мента она могла быть усовершенствована до своеобразного молекулярного транзистора. Соединив две такие молекулы, можно получить абсолютный ана лог полупроводникового триггера — основного элемента современных про цессоров. «Переключать» же данное устройство, имитируя состояния бита — 0 и 1, возможно с помощью света или электрического поля. Следуя описанно й идее, химики синтезировали великое множество кандидатов на роль транз истора будущего. Так началась эпоха молетроники. Впрочем, вскоре ученые поняли, что копир овать традиционный процессор совсем необязательно. Ведь теоретически в качестве бита годится любая двухуровневая система, которую относител ьно легко можно перевести из одного состояния в другое. Молекул же, меняю щих свою структуру при определенном физико-химическом воздействии, изв естно немало. Например, спиробензопирены «переключаются» в состояние 1 п од действием ультрафиолета, а обратно — с помощью обычного света. На осн ове подобных структур реально построение не только логических элемент ов, но и устройств памяти. Соединять же молекулярные триггеры можно, испо льзуя либо углеродные нанотрубы, либо разработанные недавно токопрово дящие полимеры (за их открытие группе ученых была вручена в 2000 г. Нобелевск ая премия). Если действительно удастся заменить тр анзисторы отдельными молекулами, то размер процессора уменьшится в сот ни раз. Рост же производительности на несколько порядков позволит выпус тить терагерцевые процессоры, что совершенно невозможно на базе класси ческих кремниевых технологий. Только представьте — мощный компьютер б удет умещаться на кончике волоса! Молекулярные схемы будет возможно орг анизовать по нейроноподобному принципу, что поможет наконец добиться у спеха в решении весьма застарелой проблемы «качественного искусственн ого интеллекта (ИИ)» Молекулярная память также оставит далеко позади сво ю полупроводниковую конкурентку. По прогнозу ведущего специалиста в об ласти молетроники, американского биохимика Мак-Алира, плотность структ урных элементов в таких блоках достигнет тысяч триллионов на каждый куб ический миллиметр. А это означает, что на домашних компьютерах можно буд ет хранить терабайты информации. Еще более перспективно построение бло ков белковой памяти, действующей по принципу запоминания, возможно испо льзуемому и человеческим мозгом. Вероятно, такой подход позволит реализ овать переселение человеческого интеллекта в компьютер. Однако для тео ретической разработки этого направления мы пока слишком мало знаем о то м, как все-таки работает наш мозг. Компьютеры на основе ДНК. Весьма оригинальна и имеет огромные перспективы идея создания вычислительны х устройств на базе ДНК. Родоначальником этого направления является Лео нард Адлеман (один из создателей схемы RSA), решивший в 1994 г. с помощью «умных» молекул задачу о коммивояжере. Тогда ДНК-компьютер смог верно найти крат чайший путь для путешествия по семи городам. В этом году был достигнут ку да больший успех: детищу Адлемана удалось справиться со сходной задачей , содержащей уже более миллиона вариантов. Основная идея, которая используется пр и создании ДНК-компьютеров, следующая: для каждой из переменных (определ яющих, например, путь) синтезируется уникальная последовательность осн ований; затем, будучи смешаны в достаточном количестве (триллионы молеку л), эти переменные соединяются в варианты. Исходя из правила больших чисе л, всех вариантов будет приблизительно поровну. Остается только определ ить, в каком из них переменные не повторяются. Это самая сложная проблема, решаемая при помощи многоступенчатой экстракции, хроматографии и друг их химических методов. Работ а Адлемана, вызвав интерес как генетиков, так и микроэлектронщиков, стал а поводом подумать о сотрудничестве различных, ранее обособленных груп п ученых. Через несколько месяцев после публикации в журнале «Science» в Принс тоне состоялась первая конференция по ДНК-компьютерам. Она собрала три с отни участников и, по сути, впервые заявила о новом направлении исследов аний. В работу включились специалисты ряда научных лабораторий. Они прод олжили упражняться с логическими задачами, расширив их масштаб и спектр . Ученые из университета Висконсина экспериментировали с другим носите лем генетической информации - одинарной спиралью РНК. С ее помощью они на шли решение шахматной головоломки, суть которой - разместить многочисле нные фигуры коней на доске таким образом, чтобы ни один конь не угрожал др угому. Проводились опыты с использованием молекул, закрепленных на пове рхности золотой пластины, были предложены ДНК-алгоритмы для шифрования данных и, наоборот, вскрытия кодов. Ричард Липтон (Richard J. Lipton) из Принстона перв ым показал возможность ДНК-кодирования двоичных чисел и решения бинарн ых задач. Кроме того, изучается идея применения ДНК для «выращивания» от дельных компонентов процессоров. Ученые разрабатывают технологию созд ания необычных унифицированных молекулярных структур, которые могут с тать основой полупроводниковых наносхем. Эта же технология рассматрив ается как первый шаг к программированию молекулярных реакций. Последняя из привлекших внимание ново стей появилась совсем недавно израильские ученые опубликовали резуль таты экспериментов с автономным молекулярным компьютером, система вво да-вывода и «программное обеспечение» которого состоит из ДНК, а роль ап паратной части выполняют два фермента, разрезающих и соединяющих опред еленные фрагменты цепочки. Эта вычислительная схема способна работать с 765 простыми программами, решая задачи вроде нахождения кодов, содержащи х четное число нулей или единиц. Триллион таких компьютеров в капле раст вора обрабатывает данные с точностью 99,8 %, выполняя миллиард операций в се кунду. В проведенных экспериментах в каждом отдельном цикле весь этот тр иллион параллельно решал одну задачу, работая с одинаковыми входящими м олекулами. Однако в принципе, при усложнении процесса, можно одновременн о задавать различные программы, что и станет действительно ценной реали зацией идеи параллельных вычислений. Еще шесть-семь лет назад, сразу после эк спериментов Адлемана со многими основаниями, высказывалось мнение, что вычислительные системы на основе ДНК - это сомнительное решение неочеви дной проблемы. Кажется, сейчас это решение, судя по растущему интересу к и сследованиям в области молекулярных компьютеров, начинает внимательно прорабатываться, и поле деятельности для него находится. По мнению опти мистически настроенных ученых, новое направление развития вычислитель ной техники перестанет казаться экзотикой в ближайшие десять лет, хотя с кептики справедливо указывают на сложности, связанные с управлением жи выми молекулами и контролем их активности, необходимым для того, чтобы и сключить ошибки в вычислениях. Принципиальное затруднение, непреодоли мое с помощью существующих молекулярных методов, касается увеличения м асштаба проблем, с которыми могут справиться ДНК-компьютеры. Выразитель ную оценку еще в 1995 году дал профессор Юрис Хартманис (Juris Hartmanis) в статье «О весе вычислений» («On the Weight of Computations»). Он подсчитал, что если многократно расширить за дачу коммивояжера, включив в нее две сотни городов вместо семи, то вес цеп очек ДНК, представляющих все возможные варианты решения, превысит вес Зе мли (стоит, впрочем, заметить, что задачу с двумя сотнями узлов современны е суперкомпьютеры будут решать тысячи лет). В целом же не только способно сть живых «счетных машин» выполнять огромное число операций параллель но пока не находит применения, но и сам принцип использования ДНК для выч ислений, как признают ученые, его разрабатывающие, еще предстоит как сле дует проверить. Преиму щество у ДНК-компьютера такое же, как и у квантового: параллелизм вычисле ний. То есть многие из не решаемых современными вычислительными устройс твами проблем (по причине экспоненциальной сложности) будут для него пол иномиально сложными, а значит, вполне доступными. В будущем проектироват ь и создавать ДНК-компьютеры начнут непосредственно в живых клетках, что позволит выполнять в них цифровые программы, взаимодействующие с естес твенными биохимическими процессами. Конечно, относительно реализа ции полноценного ДНК-компьютера вопросов пока больше, чем ответов, но ст оит прислушаться к миллиардолетнему опыту природы и попытаться воспол ьзоваться подаренным ею невероятным по возможностям инструментом. Хотя все сказанное похоже на отрывок из фантастического романа, многое из этого уже почти реальность. Первые мол екулярные схемы уже существуют, и в текущем десятилетии должно начаться их серийное производство. Первый же полноценный молекулярный компьюте р появится, по прогнозам экспертов, в 2015— 2020 гг. Искусственный интеллект В дале ких 40-х Джон фон Нейман НЕЙМАН, ДЖОН ФОН (Neumann, John von) (1903– 1957), американский математик. Нейман внес значительный вклад в развитие многих областей ма тематики. Первые его работы посвящены основаниям математики. Занимался функциональным анализом и его применением к квантовой механике. Нейман у принадлежит строгая математическая формулировка принципов квантово й механики, в частности ее вероятностная интерпретация. В 1932 Нейман доказ ал эквивалентность волновой и матричной механики. Исследование основа ний квантовой механики побудило его к более глубокому изучению теории о ператоров и созданию теории неограниченных операторов. Труды Неймана о казали влияние на экономическую науку. Третья область науки, на которую оказало влияние творчество Неймана, стала теория вычислительных машин и аксиоматическая теория автоматов. Настоящим памятником его достижен иям являются сами компьютеры, принципы действия которых были разработа ны именно Нейманом. , создатель концепции современног о компьютера, был абсолютно уверен, что повышение тактовой частоты до ме гагерц позволит машинам мыслить не хуже человека. Однако шли годы, мощно сти ЭВМ все возрастали, над проблемой искусственного интеллекта билось все больше народу, создавались специальные языки (Lisp и Prolog) и машинные архит ектуры, соответствующие специальности появились во всех университетах , — но научить компьютеры думать так и не удалось. Правда ИИ нашел свои области применени я, став важным повседневным инструментом для решения некоторых типов за дач. Что же нужно, чтобы научить компьютер думать? Во-первых, необходимо отказаться от бул евой алгебры, описывающей состояние системы только двумя возможными ва риантами — или 0, или 1. Ведь, согласитесь, наше сознание не формирует мысли исключительно по принципу tertium non datur (третьего не дано): так, дерево может быть не только высоким или низким, но и средним, существуют переходные оттенк и между черным и белым и т. д. В связи с этим вводится представление о так на зываемой нечеткой логике (fuzzy logic — англ. «нечеткая, размытая логика»). Нечет кая логика является многозначной логикой, что позволяет определить про межуточные значения для указанных выше примеров. Сейчас математически й аппарат нечеткой логики удобен для использования в системах управлен ия метрополитенами и сложными технологическими процессами, при распоз навании рукописных символов, в системах прогнозирования землетрясений , наведения телекамер, при трансляции спортивных событий, для повышения безопасности в ядерных реакторах и других целей. Однако для логических м етодов характерна большая трудоемкость, поскольку во время поиска дока зательства не исключен полный перебор возможных вариантов. Исходя из эт ого, данный подход может быть реализован только в случае небольшого объе ма базы данных. Во-вторых, очень перспективным являетс я построение системы ИИ на основе моделирования принципов работы челов еческого мозга. Здесь следует говорить о так называемых нейросетях (НС) — искусственных аналогах биологической сети, по своей топологии макси мально приближающихся к оригиналу. Сферы применения НС чрезвычайно обш ирны: распознавание образов, анализ и синтез речи, машинный перевод, прог нозирование, системы управления несложными объектами в реальном масшт абе времени. Можно предполагать появление НС, нацеленных на создание инф ормационных копий человека, виртуальных личностей, средой обитания кот орых является Интернет. Однако прогресс в данном направлении сдерживае тся пока тем, что мы слишком мало знаем о том, как работает мозг. Следовате льно, развитие нейробиологии напрямую определяет и решение проблемы де ятельности «полноценного» ИИ. В-третьих, интересным представляется п одход к созданию ИИ на основе эволюционирующих систем. Построенные по на чальной модели и развивающиеся по определенным правилам, такие системы способны генерировать копии самих себя с несколько модифицированными и наиболее приемлемыми для текущей ситуации свойствами. Необходимо зам етить, что первоначальная модель может быть любой: НС, набор логических п равил, деревьев, а критерии отбора появляющихся модификаций зависят от у становленных изначально эволюционных алгоритмов. Примером простейшей эволюционной модели может служить алгоритм игры «Жизнь» Изо бретенная американским математиком Дж. Конвеем «Жизнь» описывает попу ляцию условных живых клеток, развивающуюся во времени под действием про тивоборствующих тенденций размножения и вымирания. Действие игры моде лируется на некой плоскости, разделенной на ячейки, каждая из которых ок ружена восемью такими же ячейками (окрестность Мура). Основная идея игры состоит в том, чтобы, начав с какого-нибудь расположения живых клеток (по о дной в ячейке), проследить за эволюцией их колонии под действием следующ их законов. Если живая клетка имеет в своей окрестности меньше двух или б ольше трех соседей, то в следующем поколении она умирает, в противном слу чае — выживает. Живая клетка появляется в пустой ячейке, если вокруг нее имеется ровно три соседа. В-четвертых, можно создать систему, только имитирующу ю поведение человека, его разум и интеллект, со степенью достоверности, б лизкой к единице, воспользовавшись для этого принципом «черного ящика», основной смысл которого сводится к следующему. Допустим, некий объект, о бладая определенными свойствами, однозначно влияющими на входящую инф ормацию, анализирует и перерабатывает ее. Причем нам совершенно неважно , каким образом будет происходить обработка поступающих данных. Главное , что необходимо четко уяснить, — это система правил: некая конфигурация A всегда будет преобразована в состояние B. В итоге мы можем создать клон э того объекта, даже не зная его внутренней структуры, точно таким же образ ом реагирующий на изменения внешней среды, как исходный. Данная модель п остроения ИИ основывается на способности человека копировать то, что де лают другие, не вдаваясь в подробности, как это делать и зачем это нужно. О сновной недостаток имитационного подхода — низкая информативность мо делей. Построение «настоящего» ИИ требует зна чительно больших затрат и усилий, чем можно было бы предполагать, поскол ьку до сих пор мы не в состоянии четко определить, пользуясь каким-либо фо рмализованным языком, как все-таки нам удается мыслить. Однако, помня при нцип «все, что не запрещено, — разрешено», давайте верить, что данная зада ча разрешима и рано или поздно у нас появятся думающие машины. Другой воп рос — когда это произойдет... Оптимистичный вывод Человечество — это н е просто сумма людей. Это живой организм, со своим характером, опытом, чувс твами и надеждами. Появившись на нашей планете миллионы лет назад, челов ечество было наивным, энергичным и жестоким в детстве, ищущим, самонадея нным и неопытным в юности... И хочется верить, что в новом веке наша цивилиз ация вступит в эпоху зрелости, обретя наконец мудрость. Новые технологии избавят человека от голода и болезней, тяжелого физического труда и бед ности, оставив ему область творчества, гипотез, фантазии, вдохновения — душу жизни. И душа эта никогда не станет уделом умных машин. Не стоит боять ся, что компьютеры, захватывая все новые и новые сферы нашей жизни, смогут , в конце концов, обойтись и без нас. Никакая машина, являясь в конечном сче те продуктом коллективной деятельности людей, не может быть «умнее» чел овечества в целом, ибо при таком сравнении на одну чашу весов кладется ма шина, а на другую — все человечество вместе с созданной им техникой, вклю чающей, разумеется, и рассматриваемую машину. Не следует полагать, что мы, доверив почти всю работу техническим устройствам, деградируем — нет, мы просто будем избавлены от рутины. Не верьте мрачным фантастам, рисующим картины страшного будущего. Вспомните, что и конец XX в. они обещали не самы й приятный... Так или иначе, на протяжении всей истории благодаря прогресс у мы жили все лучше и лучше. Так оно будет и дальше. Старея, человечество не избежно умнеет. Давайте же верить, что новое столетие станет столетием р азума, а не войны и раздора. Будем оптимистами! Список литературы 1. В.В. Бело куров, О.Д. Тимофеевская, О.А. Хрусталев “Квантовая телепортация – обыкно венное чудо”, Ижевск, 2000 2.П.А.М.Дирак “Принципы квантовой механики”, Москва, 1979 Фейнман “Моделирование ф изики на компьютерах” // Квантовый компьютер и квантовые вычисления, т. II, И жевск, 1999, с. 96. 3. Авдеев Р.Ф . Философи я информационной цивилизации. - М- ,1994. 4. Винер Н . Кибернетика . - М-, 1968. 5.П етрушенко Л.А . Само движение материи в свете кибернетики. -М.,1971. 6. Пригожий И. , Стенгерс И . Порядок из хаоса. - М., 1986.
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Преподаватель на лекции:
- А кто не слушает доцента, будет слушать сержанта!
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по биологии "Перспективы развития компьютерной техники", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru