Московский государственный университет путей сообщения
Опубликован: 15.05.2007 | Доступ: свободный | Студентов: 5050 / 2420 | Оценка: 3.94 / 3.27 | Длительность: 21:21:00
ISBN: 978-5-9556-0095-6
Специальности: Историк
Лекция 16:

Заключение

Этапы развития информационных технологий

  1. Появление языка и устной речи. Речь позволяет ученикам усвоить жизненный опыт учителя вместо того, чтобы методом проб и ошибок постигать все самим. Именно с появлением языка и речи и началась история человека как человека разумного, так как речь требует некоторого минимума абстрактного мышления.
  2. Создание алфавитов - аналогов звуков речи как наиболее удобных элементов для реализации письменности.
  3. Создание письменности – первого асинхронного способа передачи и получения информации. Это позволило обходиться без личного общения с учителем для усвоения его опыта. Письменные документы доходят до людей через время и расстояния, а для потомков - через годы, века и тысячелетия.
  4. Изобретение бумаги – носителя информации.
  5. Изобретение принципа давления для печати.
  6. Изобретение книгопечатания И.Гутенбергом (1468 г.): матриц, литер – металлических аналогов звуков речи, горячего набора, создание печатного пресса, изготовление первого в истории тиража книг. Печатный станок дал возможность быстро и дешево тиражировать информацию без ошибок, допускаемых переписчиками.
  7. Книгопечатание – первое в истории средство массовой информации (СМИ).
  8. Ноты и нотопечатание – средство записи звуков.
  9. Создание географических карт.
  10. Изобретение новых измерительных приборов (телескопа, микроскопа, измерения веса, объема, длины, времени, скорости и др.) ведет к появлению новых наук и технологий – географии, астрономии, биологии, медицины, археологии и др.
  11. Изобретение и развитие традиционных видов связи (сигнализации, почты, телеграфа, телефона, радиосвязи, телевидения).
  12. Изобретение звукозаписи – механической, магнитной, цифровой.
  13. Изобретение накопителей информации (магнитной пленки, оптических дисков и др.).
  14. Изобретение фотографии – традиционной негативно-позитивной, пленочной и цифровой.
  15. Изобретение киносъемки .
  16. Открытие существования электромагнитного поля и возможности его использования для передачи информации.
  17. Изобретение радиотелеграфа (Попов и Маркони).
  18. Создание радиовещания и записи радио- и теле передач.
  19. Создание вакуумной ("ламповой") электроники.
  20. Изобретение лазера.
  21. Создание опто-волоконной связи.
  22. Изобретение видеосъемки и видеозаписи.
  23. Изобретение компьютера, персонального компьютера.
  24. Создание полупроводников, микроэлектроники и жидких кристаллов пришло на смену вакуумной электронике.
  25. Изобретение компьютерных сетей, Интернета.
  26. Создание и распространение Интернет-торговли.
  27. Изобретение электронной и аудиокниги, создавшее серьезную конкуренцию печатным изданиям.
  28. Создание спутниковых систем навигации (GPS , Глонасс, Галилео).
  29. Создание и быстрое распространение сотовой телефонной связи.
  30. Создание Skуpe – видеосвязи по Интернету.
  31. Создание и распространение социальных сетей.
  32. Создание нанотехнологий.

Человечество в начале XXI века оказалось на пороге создания информационного общества, в котором практически каждый человек, в какой бы точке земного шара он не находился, будет иметь реальную возможность легко связаться с другим человеком или организацией, передать и получить любую необходимую информацию - деловую и бытовую.

Понятие "информационное общество" появилось в середине 60-х годов XX века в Японии и США. Смысл его заключался в том, что большая часть населения развитых стран будет заниматься информационной деятельностью, а главным продуктом производства и основным товаром станет информация.

Формирование информационного общества началось с создания междугородней и международной телефонной сети и значительно ускорилось с изобретением радио и телевидения. С появлением микропроцессора, персонального компьютера, цифровых технологий, Интернета, электронной почты, спутниковой, сотовой и оптоволоконной связи формирование информационного общества достигает стадии зрелости.

В России реализуется Федеральная целевая программа "Электронная Россия". Эта программа информатизации России рассчитана на 9 лет. В нее будут произведены инвестиции на сумму около 2,4 млрд. долларов. Согласно программе, к 2007 г. доля продукции индустрии информационных технологий (ИТ) в российском ВВП должна возрасти с нынешних 0,5% до 2%, а объем экспорта высоких технологий увеличится в 15-20 раз (до 2,5 млрд долл.). Программа предусматривает внедрение новых информационных технологий в государственных органах и частном секторе, создание образовательных программ, призванных повысить уровень компьютерной грамотности россиян, и построение масштабной сети коммуникаций. В результате реализации программы к Интернету будут подключены все российские вузы и больше половины школ, созданы электронные библиотеки, внедрены системы телемедицины и т.д.

Появилось понятие "электронное правительство" - Electronic government (e-Government): система государственного управления на основе электронных средств обработки, передачи и распространения информации. Одна из главных задач этой системы - перенос общения каждого отдельного гражданина с государственными чиновниками в электронную почту. Прозрачность этого общения должна снизить уровень коррупции чиновников и значительно ускорить решение любых вопросов, касающихся отношений граждан с государством.

Таким образом, информационное общество - это концепция постиндустриального общества, новая историческая фаза развития цивилизации, в которой главными продуктами производства являются информация и знания.

Через шесть лет после изобретения интегральной схемы, в 1964 году один из основателей Intel Гордон Мур высказал предположение, что число транзисторов на кристалле будет удваиваться каждые два года. Одновременно он предсказал, что по мере экспоненциального увеличения числа транзисторов на микросхеме процессоры будут становиться все более дешевыми и быстродействующими, а их производство - все более массовым. Этот эмпирический закон действует уже более 40 лет.

В 2005 году началось производство чипов по технологии 65 нанометров, на 2007 год намечен переход на 45-нанометровый процесс, на 2009 год - внедрение 32-нанометрового, а в 2011 году настанет черед технологического процесса 22 нм. К 2020 году размеры всех элементов транзистора достигнут атомарных размеров, и уменьшать их дальше будет просто невозможно. Еще один путь - создание многоядерных процессоров на одном кристалле. Уже существуют двухядерные процессоры, в скором времени ожидается переход на четырехядерные процессоры. Они создают возможность параллельных вычислений, а следовательно, увеличения быстродействия компьютеров. Уже достигнута частота 3,73 ГГц. В компании Intel создан экспериментальный кристалл с размерами 22х13,75 мм, содержащий 80 ядер. Через 5 лет на одном кристалле будет достигнута скорость в терафлоп - один триллион операций в секунду!

Переход к использованию в информационных технологиях так называемой нанотехнологии объектов, размеры которых - порядка 10-9 м (атомы, молекулы), позволит на несколько порядков увеличить быстродействие и емкость памяти персональных компьютеров, а следовательно, и их возможности. В результате внедрения нанотехнологии в вычислительную технику человек-пользоватетель будет иметь на своем письменном столе или даже в кармане компьютер, превышающий по своим возможностям современные суперкомпьютеры.

Лауреаты Нобелевской премии по физике 2010 г


Лауреаты Нобелевской премии по физике 2010 г. Андре Гейм (1958 г.р.) (слева) и Константин Новоселов (1974 г.р.) (справа) – Манчестерский университет (Великобритания) – выпускники Московского физико-технического института

Виды графита

Виды графита

Нобелевскую премию по физике 2010 года присудили за исследования графена — двумерного материала, проявляющего необычные и одновременно весьма полезные свойства. Его открытие сулит не только новые технологии, но и развитие фундаментальной физики, результатом чего могут стать новые знания о строении материи. Графен, материал толщиной всего в один атом, построен из "сетки" атомов углерода, уложенных, подобно пчелиным сотам, в ячейки гексагональной (шести-угольной) формы. Это ещё одна аллотропная форма углерода наряду с графитом, алмазом, нанотрубками и фуллереном. Материал обладает отличной электропроводностью, хорошей теплопроводностью, высокой прочностью и практически полностью прозрачен.

Идея получения графена "лежала" в кристаллической решётке графита, которая представляет собой слоистую структуру, образованную слабо связанными слоями атомов углерода. То есть графит, по сути, можно представить как совокупность слоёв графена (двумерных кристаллов), соединённых между собой.

Графит — материал слоистый. Именно это свойство нобелевские лауреаты и использовали для получения графена, несмотря на то что теория предсказывала (и предыдущие эксперименты подтверждали), что двумерный углеродный материал при комнатной температуре существовать не может — он будет переходить в другие аллотропные формы углерода, например, сворачиваться в нанотрубки или в сферические фуллерены.

Международная команда учёных под руководством Андре Гейма, в которую входили исследователи из Манчестерского университета (Великобритания) и Института проблем технологии микроэлектроники и особо чистых материалов (Россия, г. Черноголовка), получила графен простым отшелушиванием слоёв графита. Для этого на кристалл графита наклеивали обычный скотч, а потом снимали: на ленте оставались тончайшие плёнки, среди которых были и однослойные. (Как тут не вспомнить: "Всё гениальное — просто"!) Позже с помощью этой техники были получены и другие двумерные материалы, в том числе высокотемпературный сверхпроводник Bi-Sr-Ca-Cu-O.

Сейчас такой способ называется "микромеханическим расслоением", он позволяет получать наиболее качественные образцы графена размером до 100 микрон.

Другой замечательной идеей будущих нобелевских лауреатов было нанесение графена на подложку из окиси кремния (SiO2). Благодаря этой процедуре графен стало возможным наблюдать под микроскопом (от оптического до атомно-силового) и исследовать.

Первые же эксперименты с новым материалом показали, что в руках учёных не просто ещё одна форма углерода, а новый класс материалов со свойствами, которые не всегда можно описать с позиций классической теории физики твёрдого тела. Полученный двумерный материал, будучи полупроводником, обладает проводимостью, как у одного из лучших металлических проводников — меди. Его электроны имеют весьма высокую подвижность, что связано с особенностями его кристаллического строения. Очевидно, что это качество графена вместе с его нанометровой толщиной делает его кандидатом на материал, который мог бы заменить в электронике, в том числе в будущих быстродействующих компьютерах, не удовлетворяющий нынешним запросам кремний. Исследователи полагают, что новый класс графеновой наноэлектроники с базовой толщиной транзисторов не более 10 нм (на графене уже получен полевой транзистор) не за горами. Другие возможные приложения графена: в электродах суперконденсаторов, в солнечных батареях, для создания различных композиционных ма териалов, в том числе сверхлёгких и высокопрочных (для авиации, космических аппаратов и т.д.), с заданной проводимостью. Последние могут чрезвычайно сильно различаться. Например, синтезирован материал графан, который в отличие от графена — изолятор (см. "Наука и жизнь" № 4, 2009 г.). Получили его, присоединив к каждому атому углерода исходного материала по атому водорода. Важно, что все свойства исходного материала — графена — можно восстановить простым нагревом (отжигом) графана. В то же время графен, добавленный в пластик (изолятор), превращает его в проводник.

Почти полная прозрачность графена предполагает использование его в сенсорных экранах, а если вспомнить о его "сверхтонкости", то понятны перспективы его применения для будущих гибких компьютеров (которые можно свернуть в трубочку подобно газете), часов-браслетов, мягких световых панелей. (Журнал "Наука и жизнь" №11, 2010 г.).

Таким образом, можно считать результаты нобелевской премии по физике 2010 года новым прорывом в области наноэлектроники.

Анна Чулкова
Анна Чулкова

Тесты к курсу составлены отвратительно. Они не соответствуют тексту лекции, трактуются двузначно, плохо сформулированы. В большинстве случаев верный ответ расчитан на угадывание того ответа, который считает правильным составитель теста. Но не факт, что этот ответ на самом деле верный! И самое главное - содержание тестов направлено на что угодно, но не на знание информационных технологий.

Владислав Туйков
Владислав Туйков