Архив Галактики

Экспертиза сообществом-1

Блог редактора / 09.10.2010

Все желающие члены нашего сообщества приглашаются на экспертизу. Подробнее об этой акции читайте в посте Татьяны Подуст "Экспертиза сообществом"
Работа №1 на экспертизу сообщества. «Проблемы современного компьютерного мира и пути их решения».
Автор: IvanSharun42
В тексте сохранены авторские орфография и пунктуация.

Введение

Общие направления развития компьютерной технологии.

Сейчас в мире разработана идея «великой компьютеризации». Ее авторы исходят из того, что человечество, которое только сто лет живет в мире электричества, должно начать в «мире Интернета».

Сейчас очень много говорится о путях развития компьютерных технологий. Прежде всего, предполагается, что компьютерные технологии станут более естественными. Под этим словом понимается постепенный уход от искусственных интерфейсов, применяемых сегодня человеком для общения с окружающими его машинами.

Наиболее естественные для людей способы обмена информацией — это речь, жесты, зрение. А значит, и будущие интерфейсы компьютеров должны будут научиться говорить, жестикулировать, видеть, причем с учетом свойственных человеку ошибок.

Другое мощное направление разработок сейчас принято называть «цифровой дом». Имеется в виду комплекс компьютерных технологий, повышающих качество жизни и автоматически управляющих такими важными аспектами, как обогрев и охлаждение, освещение комнат и кондиционирование воздуха, приготовление пищи и обеспечение охраны…

Есть все основания полагать, что со временем компьютеры полностью возьмут на себя заботу об этом комплексе проблем. Включая сюда и такой неотъемлемый атрибут дома будущего, как развитая система персонифицированных, интерактивных 3D-развлечений для детей и взрослых.

Еще одна важная задача, решению которой сегодня уделяется ничуть не меньшее внимание, — это забота о бренном человеческом теле, подверженном многочисленным болезням и процессам старения путем постоянного мониторинга состояния хозяев, выявлением ранних признаков заболевания со своевременным оповещением как самого человека, так и лечащего врача. В случае серьезных проблем такая система способна мгновенно дать сигнал тревоги и вызвать помощь.

Третий важнейший круг задач — внедрение систем искусственного интеллекта. Например, синхронного автоматического перевода речи с одного языка на другой. Оптимисты полагают, что прогресс алгоритмов искусственного интеллекта и адекватный рост вычислительной мощи процессоров позволит решить эту задачу в течение ближайшего десятилетия. И тогда проблему языкового барьера между людьми можно будет считать снятой.
Другой немаловажный аспект — особенно в контексте домашних компьютеров и сетей — это извлечение смысла из стремительно, но бессистемно накапливаемых данных. Сейчас вполне очевидно, что персональные цифровые архивы, появляющиеся у каждого человека в течение жизни — заметки, электронная почта, фотографии, аудио- и видеозаписи — в будущем будут иметь существенно больший объем. Поэтому предполагается, что компьютеры должны будут уметь быстро отыскивать в этих необозримых массивах данных именно ту информацию, на поиск которой дается запрос. Типа, скажем, такого: «А найди-ка ты нам, пожалуйста, зимнее фото дедушки с котом Васькой»…
Ну и, наконец, четвертый, воистину неисчерпаемый пласт задач — встраивание в быт виртуальных, все более реалистично моделируемых компьютером миров. Первое, естественно, что приходит на ум — это игры и фильмы с полным сенсорным погружением в альтернативную реальность. Но в действительности спектр приложений данной технологии намного шире. Это и онлайновые посещения магазинов с возможностью примерить на себя виртуального понравившийся предмет одежды, и тест-драйв автомобилей, и совершенно новые программы обучения, и предварительное знакомство с гостиницами перед отпуском и т.д.

Глава 1

Из всего круга проблем стоящих перед развивающимся компьютерным миром я выбрал две проблемы.

Проблема 1 Предел современных методов изготовления кремниевых приборов.

Закон Мура

Вычислительная мощность компьютеров растет с поразительно высокой и удивительно постоянной скоростью. Новые технологии обеспечат устойчивость этой тенденции и в будущем.

В 1965 г соучредитель фирмы Intel Гордон Мур предсказал, что плотность транзисторов в интегральных схемах будет удваиваться каждый год. Позднее его прогноз, названный законом Мура, был скорректирован на 18 месяцев. В течение трех последних десятилетий закон Мура выполнялся с замечательной точностью. Не только плотность транзисторов, но и производительность микропроцессоров удваивается каждые полтора года.
Энди Гроув, бывший главный управляющий и председатель правления Intel, предсказал, что к 2011 г компания выпустит микропроцессор с 1 млрд. транзисторов и тактовой частотой 10 ГГц, изготовленный по 0,07-мкм полупроводниковой технологии и способный выполнять 100 млрд. операций в секунду

1.СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА
По мере увеличения числа транзисторов, соединительные проводники между транзисторами становятся тоньше и располагаются ближе друг к другу, их сопротивление и взаимная емкость растут, из-за чего увеличиваются задержки при распространении сигналов.
2.ФИЗИЧЕСКИЕ ПРЕДЕЛЫ
В будущем чрезвычайно обострятся проблемы теплоотвода и подачи мощности. Размеры транзисторов продолжают уменьшаться, и ради достижения требуемой скорости переключения транзисторов толщина изолирующих окислов в затворах будет доведена до нескольких молекул, и для предохранения структуры кристалла от пробоев придется использовать низкие напряжения. Представители Intel полагают, что через десять лет микросхемы будут работать с напряжением около 1 В и потреблять мощность от 40 до 50 Вт, что соответствует силе тока 50 А и более. Проблемы равномерного распределения столь сильного тока внутри кристалла и рассеивания огромного количества тепла потребуют серьезных исследований.

Многие специалисты предсказывают, что к 2017 г будет достигнут физический предел современных методов изготовления кремниевых приборов, что означает невозможность формировать пригодные для практического использования транзисторы меньших размеров.

Современные компьютеры на кремниевых чипах изживают себя. Чтобы понять это, надо просто поглядеть на самые навороченные на сегодняшний день компьютеры. Например, видел я P4 1800 с видеокартой GeForce3 Titanium. Человеку приходится держать корпус открытым, ибо греется вся эта радость как утюг, процессор работает при температуре 60 градусов. Если компьютеры и дальше будут эволюционировать в том же ключе, скоро придется держать компьютер в бочке с жидким азотом?

Хотя это вряд ли. Ситуация в компьютерном мире сейчас напоминает положение в парусном флоте перед изобретением парового двигателя, или в поршневой авиации - перед созданием реактивной турбины, или последние модели паровозов - перед тем, как они канули в Лету. Полупроводниковые СБИС достигли своего совершенства, дальнейшие качественные улучшения практически не представляются возможными.
Термин "квантовый скачок" означает, что в квантовом мире изменения происходят не постепенно, а скачками. К началу двадцатых годов XXI века, если не раньше, подобный скачок произойдет и в вычислительной технике: к тому времени мы перейдем от традиционных кремниевых полупроводников к более совершенным технологиям.

Проблема 2 Будет ли компьютер когда-нибудь мыслить, как человек?

Сегодня вряд ли кто‑то сможет убедительно аргументировать положительный ответ на этот вопрос. Тем не менее, ход развития электроники показывает, что дистанции между машиной и существом разумным постепенно сокращается.
В первые десятилетия после изобретения компьютера в его задачу входили лишь вычислительные работы, С 70‑х годов компьютерную технику начали переориентировать с цифровой информации на различные системы символов, в том числе тексты. Следующий этап – он начался в 90‑е – означая переход к работе с широкополосной информацией, включающей распознавание емких информационных образов.
По мнению специалистов, в самом ближайшем будущем до 90 % информации, обрабатываемой в компьютерах, будет связано именно с распознаванием образов. А, следовательно, возникает потребность в устройствах нового поколения.

Глава 2

Трудно заглядывать далеко вперед, но исследования, проводимые в таких областях, как молекулярная нанотехнология, оптические или фотонные вычисления, квантовые компьютеры, вычисления на базе ДНК, хаотические вычисления, и в прочих, доступных сегодня лишь узкому кругу посвященных, сферах науки, могут принести результаты, которые полностью изменят принцип работы ПК, способы проектирования и производства микропроцессоров.

Пути решения проблемы №1

Пока никто не может ответить, какой конкретно физический принцип заменит полупроводниковые технологии (биокомпьютеры, квантовые компьютеры, оптические компьютеры, или какие-нибудь еще).

К технологиям, способным экспоненциально увеличивать обрабатывающую мощность компьютеров, следует отнести молекулярные или атомные технологии; ДНК и другие биологические материалы; трехмерные технологии; технологии, основанные на фотонах вместо электронов, и, наконец, квантовые технологии, в которых используются элементарные частицы. Если на каком-нибудь из этих направлений удастся добиться успеха, то компьютеры могут стать вездесущими.

А если таких успешных направлений будет несколько, то они распределятся по разным нишам. Например, квантовые компьютеры будут специализироваться на шифровании и поиске в крупных массивах данных, молекулярные - на управлении производственными процессами и микромашинах, а оптические - на средствах связи.

Оптические компьютеры

Итак, полупроводниковые микросхемы улучшить на сегодняшний день почти нельзя. Дальнейшая эволюция компьютеров связана с применением оптических технологий, причем фирмы-производители клянутся, что новые сверхмашины выйдут уже в ближайшее десятилетие.
Существует несколько возможных альтернатив замены современных компьютеров, одна из которых - создание так называемых оптических компьютеров, носителем информации в которых будет световой поток.

Однако прежде чем оптические компьютеры станут массовым продуктом, на оптические компоненты, вероятно, перейдет вся система связи - вплоть до "последней мили" на участке до дома или офиса. В ближайшие 15 лет оптические коммутаторы, повторители, усилители и кабели заменят электрические компоненты.

Оптические компьютеры в работе своей используют скорость света, а не скорость электричества, что делает их наилучшими проводниками данных. Электричество передвигается со скоростью, приблизительно равной 1/10 скорости света, но оптические или фотонные транзисторы смогут работать в тысячи раз быстрее, чем компьютеры сегодняшнего поколения.

Уже достаточно распространены оптоволоконные кабеля, но скоро оптика будет использоваться всего лишь в качестве компьютерных выключателей. Отдельные фотоны могут быть направлены на создание выключателя (типа ВКЛ/ВЫКЛ), используемого в транзисторах. Но в отличие от электричества световые лучи могут пересекать друг друга (проходить сквозь друг друга), устраняя необходимость использования больших систем традиционной электропроводки. Это позволит оптическому компьютеру быть такого маленького размера, какой необходим для какой-либо определённой задачи.

Nanodot Storage – новый жёсткий диск

Nanodot может быть в 50 миллимикронов шириной и располагать северным и южным полюсами. Он может реагировать на наружные изменения, что делает его главным кандидатом на роль запоминающего устройства. Сегодняшние исследования показали, что объём nanodot дисков может в 100 раз превышать вместимость существующих на сегодняшний день жёстких дисков, при этом занимая намного меньше пространства. Nanodot Storage уже совсем близко, и он точно произведёт революцию в сфере сегодняшнего хранения информации.

Spintronics - другое многообещающее, но до сих пор невероятный тип устройства хранения информации.

Настоящая память компьютеров имеет ограничения в том, что производственные процессы приближаются к пределам размеров транзисторов. Помимо этого, оперативная память компьютера (резерв временной памяти) теряет информацию при выключении компьютера. Сейчас же, когда мы можем рассматривать вещи с квантового уровня, появляются новые возможности. Одна сфера, называемая «Spintronics», измеряет вращение электрона. Что привлекает, это то, что даже когда компьютер выключен, информация, содержащаяся во временной памяти, не теряется. Память Spintronic работает всего с несколькими атомами, находящимися на поверхности, созданной газовой средой (арсенид галлия или индия), которая является на сегодняшний день перспективным новым материалом.

Фотонные кристаллы и метаматериалы могут послужить мощной базой для возникновения оптического компьютера. Чисто оптического компьютера, конечно, не будет, но оптические элементы в "памяти" будут популяризированы в самое ближайшее время. Так, на домашнем оптическом компьютере, который ничем внешне не будет отличаться от обычного, смогут храниться, например, все библиотеки мира. Изменения коснутся и телекоммуникационных систем. В течение ближайших пяти лет будут придуманы новые методы создания оптоволокна, благодаря чему скорость передачи данных увеличится на порядки.

Самым перспективным направлением развития оптических вычислительных устройств является создание компьютера, полностью состоящего из оптических устройств обработки информации. Это направление интенсивно развивают с начала 80-х годов ведущие научные центры (MTI, Sandia Laboratories и др.) и основные компании-производители компьютерного оборудования (Intel, IBM).

К настоящему времени уже созданы и оптимизированы отдельные составляющие оптических компьютеров (оптические процессоры, ячейки памяти), однако до полной сборки еще далеко. Основной проблемой, стоящей перед учеными, является синхронизация работы отдельных элементов оптического компьютера в единой системе, поскольку уже существующие элементы характеризуются различными параметрами рабочей волны светового излучения (интенсивность, длина волны), и уменьшение его размера.

Если для конструирования оптического компьютера использовать уже разработанные компоненты, то обычный PC имел бы размеры легкового автомобиля. Однако применение оптического излучения в качестве носителя информации имеет ряд потенциальных преимуществ по сравнению с электрическими сигналами, а именно:
1.световые потоки, в отличие от электрических, могут пересекаться друг с другом;
2.световые потоки могут быть локализованы в поперечном направлении до нанометровых размеров и передаваться по свободному пространству;
3.скорость распространения светового сигнала выше скорости электрического;
4.взаимодействие световых потоков с нелинейными средами распределено по всей среде, что дает новые степени свободы (по сравнению с электронными системами) в организации связи и создании параллельных архитектур.

Вообще, создание большего количества параллельных архитектур, по сравнению с полупроводниковыми компьютерами, является основным достоинством оптических компьютеров, оно позволяет преодолеть ограничения по быстродействию и параллельной обработке информации, свойственные современным ЭВМ. Например, цифровой оптический процессор с числом параллельных каналов ~105-106 может совершать до 1013-1015 операций в секунду (при времени переключения в одном канале ~10-8-10-9 с), что значительно превосходит количество производимых операций в секунду в современных полупроводниковых процессорах.

Создание оптических компьютеров очень перспективно, но и очень сложно (хотя исследователи из MIT и обещают к 2008 году сконструировать полностью работающий вариант оптического компьютера).

Квантовые компьютеры

Сверхъестественный мир квантовой механики не подчиняется законам общей классической физики. Квантовый бит (qubit) не существует в типичных 0 или 1-бинарных формах сегодняшних компьютеров – квантовый бит может существовать в одной из них или же в обеих системах одновременно.

32 таких бита, называемых q-битами, могут образовать свыше 4 млрд. комбинаций - вот истинный пример массово-параллельного компьютера. Однако, чтобы q-биты работали в квантовом устройстве, они должны взаимодействовать между собой. Пока ученым удалось связать друг с другом только три электрона.

Квантовые транзисторы дают возможность компьютеру работать в 1 000 000 000 раз быстрее, чем сегодняшние компьютеры! Если вы думаете, что компьютер, работающий при 4 ГГц, быстр, то опробуйте компьютер будущего, работающий при 40000 ГГц. Одновременно с существованием множества препятствий, которые необходимо преодолеть, каждый день открываются новые методики и совершаются новые открытия. Многие люди думают, что квантовые компьютеры могут стать действительностью в течение всего нескольких 5-10 лет.

Теоретически квантовые компьютеры могут состоять из атомов, молекул, атомных частиц или "псевдоатомов" -искусственно созданных ячеек для "отлова" электронов. Ряд таких ячеек может служить проводником электронов, так как новые электроны будут выталкивать предыдущие в соседние ячейки. Компьютеру, построенному из таких элементов, не потребуется непрерывной подачи энергии! Однажды занесенные в него электроны больше не покинут систему.

Насколько близко мы подошли к действующему квантовому компьютеру? Прежде всего, необходимо создать элементы проводников, памяти и логики. Кроме того, эти простые элементы нужно заставить взаимодействовать друг с другом. Наконец, нужно выстроить узлы в полноценные функциональные чипы и научиться тиражировать их. По оценкам ученых, прототипы таких компьютеров могут появиться уже в 2005 году, а в 2010-2020 гг. должно начаться их массовое производство.

1.Биокомпьютеры или живые компьютеры

В настоящее время, когда каждый новый шаг в совершенствовании полупроводниковых технологий дается со все большим трудом, ученые ищут альтернативные возможности развития вычислительных систем. Естественный интерес ряда исследовательских групп (среди них Оксфордский и Техасский университеты, Массачусетский технологический институт, лаборатории Беркли, Сандия и Рокфеллера) вызвали природные способы хранения и обработки информации в биологических системах. Итогом их изысканий явился (или, точнее, еще только должен явиться) гибрид информационных и молекулярных технологий и биохимии - биокомпьютер. Идут разработки нескольких типов биокомпьютеров, которые базируются на разных биологических процессах. Это, в первую очередь, находящиеся в стадии разработки ДНК- и клеточные биокомпьютеры.
Применение в вычислительной технике биологических материалов позволит со временем уменьшить компьютеры до размеров живой клетки.
Пока это чашка Петри, наполненная спиралями ДНК, или нейроны, взятые у пиявки и подсоединенные к электрическим проводам. По существу, наши собственные клетки - это не что иное, как биомашины молекулярного размера, а примером биокомпьютера, конечно, служит наш мозг.
Первую модель биокомпьютера, правда, в виде механизма из пластмассы, в 1999 г. создал Ихуд Шапиро из Вейцмановского института естественных наук. Она имитировала работу "молекулярной машины" в живой клетке, собирающей белковые молекулы по информации с ДНК, используя РНК в качестве посредника между ДНК и белком.

А в 2001 г. Шапиро удалось реализовать модель в реальном биокомпьютере, который состоял из молекул ДНК, РНК и специальных ферментов. Молекулы фермента выполняли роль аппаратного, а молекулы ДНК - программного обеспечения. При этом в одной пробирке помещалось около триллиона элементарных вычислительных модулей. В результате скорость вычислений могла достигать миллиарда операций в секунду, а точность - 99,8%.

Пока биокомпьютер Шапиро может применяться лишь для решения самых простых задач, выдавая всего два типа ответов: "истина" или "ложь". В проведенных экспериментах за один цикл все молекулы ДНК параллельно решали единственную задачу. Однако потенциально они могут трудиться одновременно над разными задачами, в то время как традиционные ПК являются, по сути, однозадачными.
В конце февраля 2002 г. появилось сообщение, что фирма Olympus Optical претендует на первенство в создании коммерческой версии ДНК-компьютера, предназначенного для генетического анализа. Машина была создана в сотрудничестве с доцентом Токийского университета Акирой Тояма.

Компьютер, построенный Olympus Optical, имеет молекулярную и электронную составляющие. Первая осуществляет химические реакции между молекулами ДНК, обеспечивает поиск и выделение результата вычислений. Вторая - обрабатывает информацию и анализирует полученные результаты.

Анализ генов обычно выполняется вручную и требует много времени: при этом формируются многочисленные фрагменты ДНК и контролируется ход химических реакций. "Когда ДНК-компьютинг будет использоваться для генетического анализа, задачи, которые ранее выполнялись в течение трех дней, можно будет решать за шесть часов", - сказал сотрудник Olympus Optical Сатоши Икута.

В компании надеются поставить технологию генетического анализа на основе ДНК-компьютера на коммерческую основу. Она найдет применение в медицине и фармации. Ученые планируют внедрять молекулярные наноустройства в тело человека для мониторинга состояния его здоровья и синтеза необходимых лекарств.

2. Молекулярные и клеточные компьютеры

Молекулярный компьютер размером с песчинку может содержать миллиарды молекул. А если научиться делать компьютеры не трехслойными, а трехмерными, преодолев ограничения процесса плоской литографии, применяемого для изготовления микропроцессоров сегодня, преимущества станут еще больше

Недавно компания Hewlett-Packard объявила о первых успехах в изготовлении компонентов, из которых могут быть построены мощные молекулярные компьютеры. Ученые из НР и Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе объявили о том, что им удалось заставить молекулы ротаксана переходить из одного состояния в другое - по существу, это означает создание молекулярного элемента памяти.

Следующим шагом должно стать изготовление логических ключей, способных выполнять функции И, ИЛИ и НЕ. Весь такой компьютер может состоять из слоя проводников, проложенных в одном направлении, слоя молекул ротаксана и слоя проводников, направленных в обратную сторону. Конфигурация компонентов, состоящих из необходимого числа ячеек памяти и логических ключей, создается электронным способом. По оценкам ученых НР, подобный компьютер будет в 100 млрд. раз экономичнее современных микропроцессоров, занимая во много раз меньше места.
Еще одним интересным направлением является создание клеточных компьютеров. Для этой цели идеально подошли бы бактерии, если бы в их геном удалось включить некую логическую схему, которая могла бы активизироваться в присутствии определенного вещества. Такие компьютеры очень дешевы в производстве. Им не нужна столь стерильная атмосфера, как при производстве полупроводников. И единожды запрограммировав клетку, можно легко и быстро вырастить тысячи клеток с такой же программой.

В 2001 г. американские ученые создали трансгенные микроорганизмы (т. е. микроорганизмы с искусственно измененными генами), клетки которых могут выполнять логические операции И и ИЛИ.

Специалисты лаборатории Оук-Ридж, штат Теннесси, использовали способность генов синтезировать тот или иной белок под воздействием определенной группы химических раздражителей. Ученые изменили генетический код бактерий Pseudomonas putida таким образом, что их клетки обрели способность выполнять простые логические операции. Например, при выполнении операции И в клетку подаются два вещества (по сути - входные операнды), под влиянием которых ген вырабатывает определенный белок. Теперь ученые пытаются создать на базе этих клеток более сложные логические элементы, а также подумывают о возможности создания клетки, выполняющей параллельно несколько логических операций.
Потенциал биокомпьютеров очень велик. По сравнению с обычными вычислительными устройствами они имеют ряд уникальных особенностей. Во-первых, они используют не бинарный, а тернарный код (так как информация в них кодируется тройками нуклеотидов). Во-вторых, поскольку вычисления производятся путем одновременного вступления в реакцию триллионов молекул ДНК, они могут выполнять до 1014 операций в секунду (правда, извлечение результатов вычислений предусматривает несколько этапов очень тщательного биохимического анализа и осуществляется гораздо медленнее). В-третьих, вычислительные устройства на основе ДНК хранят данные с плотностью, в триллионы раз превышающей показатели оптических дисков. И, наконец, ДНК-компьютеры имеют исключительно низкое энергопотребление.

Биокомпьютеры не рассчитаны на широкие массы пользователей. Но ученые надеются, что они найдут свое место в медицине и фармации. Глава израильской исследовательской группы профессор Эхуд Шапиро уверен, что в перспективе ДНК-наномашины смогут взаимодействовать с клетками человека, осуществлять наблюдение за потенциальными болезнетворными изменениями и синтезировать лекарства для борьбы с ними.
Наконец, с помощью клеточных компьютеров станет возможным объединение информационных и биотехнологий. Например, они смогут управлять химическим заводом, регулировать биологические процессы внутри человеческого организма, производить гормоны и лекарственные вещества и доставлять к определенному органу необходимую дозу лекарств.

Пути решения проблемы №2

Будет ли компьютер когда‑нибудь мыслить, как человек?

Один из способов решения этой проблемы – создание нейрокомпьютеров. Как известно, человеческое мышление характеризуется функциональной асимметрией мозга. Логические задачи, связанные с обработкой различных символов и составлением последовательных цепочек умозаключений, как правило, решаются с помощью левого полушария. Оно же отвечает за речь.

А вот образное и ассоциативное мышление – это функции правого полушария. Поэтому человек с поврежденным правым полушарием прекрасно логически мыслит, способен говорить и понимать речь, но он не улавливает различных оттенков в интонации говорящего, и не может устанавливать различные ассоциативные связи между словами. Такой индивид лишен чувства юмора, и при общении с ним возникают определенные трудности.

Нейрокомпьютер – это устройство, которое во многом имитирует работу человеческого мозга, особенно его правого полушария. Оно состоит из множества искусственных нейронов, напоминающих естественные. Электронные нейроны, как и их аналоги в мозгу человека, объединены в структуры на различных уровнях, между которыми осуществляется информационный обмен.

С помощью системы информационных уровней, или нейросетей, можно распознавать и обрабатывать огромные объемы образной информации. Более того, такие компьютерные сети обладают свойством самообучения или самопрограммирования.

Достоинство этих технологий также в том, что они предназначены для решения неформализуемых задач, для которых или еще нет соответствующей теории, или она в принципе не может быть создана. Кроме того, в процессе своего обучения нейросеть учится находить оптимальные решения поставленных задач, что является еще одним важным преимуществом.

Распознавание образов, сжатие информации, ассоциативная память – эти функции являются необходимыми для различных устройств с искусственным интеллектом. И создатели компьютерной техники уже достаточно продвинулись в этом направлении. Так, если сравнивать мощность искусственных и естественных нейросетей по емкости памяти и скорости работы, то искусственные нейросети уже превзошли уровень мухи, хотя еще не достигли уровня таракана. Однако тот, кто пытался поймать муху, может представить, какого типа задачи уже доступны нейросетям!

Заключение

Основой компьютеров будущего станут не кремниевые транзисторы, где передача информации осуществляется электронами, а оптические системы. Носителем информации станут фотоны, так как они легче и быстрее электронов. В результате компьютер станет более дешевым и более компактным. Но самое главное, что оптоэлектронное оборудование гораздо быстрее, чем то, что применяется сегодня, поэтому компьютер будет намного производительнее.

Компьютер станет операционной системой дома, и дом начнет реагировать на потребности хозяина, будет знать его предпочтения (приготовить кофе в 7 часов, запустить любимую музыку, записать нужную телепередачу, отрегулировать температуру и влажность и т. д.)

ПК будет мал по размерам и иметь мощь современных суперкомпьютеров. ПК станет хранилищем информации, охватывающей все аспекты нашей повседневной жизни, он не будет привязан к электрическим сетям. Этот ПК будет защищен от воров благодаря биометрическому сканеру, который будет узнавать своего владельца по отпечатку пальца

Жесткий диск будет голографическим, и чем-то будет походить на CD-ROM или DVD. То есть это будет прозрачная вращающаяся пластинка с записывающим лазером с одной стороны и считывающим лазером с другой; объем хранимой информации на таком диске будет достигать просто астрономических величин — несколько терабайт. При таких объемах можно будет хранить каждую мельчайшую деталь жизни.

Процессор ПК будущего будет функционировать по тем же принципам, что и сегодня. Но вместо электронных микропроцессоров, которые являются и мозгом, и мускулами современного компьютера, процессор будущего будет иметь оптоэлектронные интегральные схемы (чипы будут использовать кремний там, где требуется переключение, и оптику для коммуникаций). Это даст огромный прирост в быстродействии и эффективности. Сегодняшний компьютер тратит слишком много времени на ожидание данных для обработки. Мгновенная оптическая связь и память, работающая так же быстро, как и процессор, обеспечат непрерывный поток данных процессору для обработки. При передаче данных со скоростью, не ограниченной больше электронной передачей, можно будет достигнуть частот порядка 100 ГГц, то есть в 100 раз быстрее, чем сегодня.

Полупроводниковая технология будущего будет основана не на кремниевой памяти, а на магнитной памяти в молекулярном масштабе. Так как мельчайшие элементы будут намагничены для представления нулей и размагничены для представления единиц, информация может быть легко и быстро обновлена простым электрическим сигналом. Весь процесс будет гораздо быстрее того, что мы имеем сегодня, и будет вполне реально удовлетворять требования процессора, работающего на частоте 100 ГГц.

Компьютер будущего будет практически независим от источников электропитания. Одно из самых больших преимуществ фотонных цепей — крайне малое энергопотребление. Небольшая, но длинная, подобная стержню литиевая батарея, изогнутая в тороид и установленная в компьютер, будет функционировать пару недель. А подзарядить ее можно будет так же легко, как сегодня подзарядить сотовый телефон.

Литература:
1.БЕРД КИВИ, «Гигабайты власти», журнал "Домашний компьютер" №6 от 19 мая 2005 года.
2. 2. Компьютерные вести on-line. «Оптические компьютеры» www.kv.by/index2001053404.htm.
3. Утро.ru: «HI-TECH: Инженеры совершили революцию в суперкомпьютерах» http://www.utro.ru/articles/2007/12/06/700097.shtml
4. RCC.ru/компьютерные технологии: «Создание компьютера размером с атом гораздо ближе, чем принято думать» http://rcc.ru/Rus/IT/?ID=13909

Так же его вы можете скачать.