Концепции развития современных технологий и энергетики 
С голографическими запоминающими
устройствами ситуация, увы, иная. Используемые в лабораторных разработках
элементы - газовые лазеры, разнообразные оптические затворы, дефлекторы,
транспаранты - еще очень несовершенны. Как правило, они громоздки,
недолговечны, сложны в изготовлении и эксплуатации, обладают недостаточно
высокими значениями определяющих параметров. В элементах используются
разнородные материалы, они не всегда хорошо согласуются друг с другом. Реверсивные
голографические среды, структуры для многослойной объемной записи вообще еще
очень далеки от практического применения. Приходится констатировать, что "элементная
база" голографической памяти - если оценивать ее с позиций промышленного
производства - еще не создана.
Правда, в последнее десятилетие в развитии
ряда направлений оптоэлектроники достигнуты значительные успехи, которые
косвенно, а иногда и прямо способствуют решению рассмотренной проблемы. Созданы
полупроводниковые лазеры с высокой степенью когерентности излучения,
позволяющие записывать качественные голограммы. Развивается интегральная
оптика, в рамках которой традиционные объемные оптические элементы заменяют
тонкопленочными. Тонкопленочные оптические затворы могут переключаться
напряжением всего в несколько вольт, при этом время переключения может быть
менее 1 нс. Непрерывно улучшаются характеристики пленочных акусто-оптических
дефлекторов, заметны сдвиги и в совершенствовании оптических транспарантов. Все
это вселяет оптимизм.
Оптическая память с ее огромной
плотностью записи, сверхвысокими скоростями обмена информацией, способностью
оперировать и с цифрами и с образами, с ее надежностью, долговечностью,
ничтожно малой "стоимостью хранимого бита" заслуживает, чтобы на ее
становление и развитие человечество не пожалело сил.
В 80-90-е годы прогресс в развитии
вычислительной техники многие связывают с созданием искусственных нейронных
сетей. Успехи в разработке и использовании нейрокомпьютеров определяются их
принципиально новым свойством - возможностью эффективного самообучения в ходе
решения наиболее сложных задач.
По своей сути нейрокомпьютер
является имитацией человеческой нейронной сети. Поэтому стоит сделать ряд
замечаний об устройстве головного мозга. Основная элементарная ячейка мозга -
нейрон - имеет объем всего лишь 10-3 мм и массу 10-6 г. Нервная
ткань, покрывающая полушария головного мозга слоем толщиной в несколько
миллиметров, окрашена в два цвета. Серые нейроны окружены белыми отростками -
аксонами и дендритами, которые проводят нервные импульсы к другим клеткам. Нейрон
взаимодействует с нейроном, посылая ему электрический сигнал - нервный импульс.
Помимо электрической, нейрон обладает еще и химической активностью. При этом
для дальней связи служит длинный отросток нейрона - аксон, который способен
усиливать сигнал и передавать его без затухания со скоростью до 100 м/с и выше.
Дендриты служат в основном для приема сигналов, хотя могут с затуханием
передавать сигнал до мишени на небольшие расстояния.
Используя терминологию
вычислительной техники, можно сказать, что нейрон является бинарной ячейкой. Он
может находиться либо в возбужденном, либо в невозбужденном состоянии. Наибольший
интерес представляет то, как ему удается изменять свое состояние в результате
взаимодействия с другими нейронами и клетками. Сам по себе нейрон не генерирует
никакого выходного сигнала, пока суммарный входной сигнал не превышает
определенной пороговой величины. Если же порог превышен, то нейрон начинает
посылать сигналы другим нейронам. В нейронной сети полезная информация
запоминается не отдельными нейронами, а группами нейронов, их взаимным
состоянием. Можно считать, что каждый нейрон в большей или меньшей степени
связан примерно с 104 нейронами. Принимая внешнюю информацию и
обмениваясь внутри головного мозга, каждый отдельный нейрон имеет возможность
последовательно приближаться к принятию в сложной внешней обстановке
правильного решения и переходу в нужный момент в нужное (возбужденное либо
невозбужденное) состояние. При этом человеческий мозг в целом также имеет
возможность последовательно принимать правильные решения.
Чем больше объем нейронной сети,
тем более сложную задачу можно решить с ее помощью. Например, при машинном
чтении текстов для распознавания трех букв использовалась сеть из 32 нейронов. Распознавание
алфавита, включающего 26 букв, требует 260 нейронов.
Ученые научились моделировать
нейронные сети, используя метод последовательных приближений. Однако в цифровой
вычислительной технике весьма сложно решается проблема соединений между большим
количеством ячеек. А для 104 ячеек, как несложно вычислить,
необходимо порядка 108 межсоединений. Как считают многие
специалисты, на достаточно высоких частотах уже такое количество межсоединений
принципиально нельзя осуществить даже в перспективных технологиях изготовления
интегральных микросхем.
Другое дело в оптической обработке
информации, где необходимо лишь сформировать требуемый массив ячеек, а
межсоединения осуществляются сами собой и практически без искажений в
оптическом тракте системы. Магнитооптические управляемые устройства уже сегодня
позволяют сформировать высококачественный массив бинарной информации из 104
ячеек, причем скорость обработки его по алгоритму нейронной сети на несколько
порядков превосходит возможности человеческого мозга.
В 90-е годы на базе персональных
компьютеров созданы мультимедийные системы со все возрастающим влиянием их на
различные сферы деятельности. Попытаемся рассмотреть их с точки зрения
диалектического единства и борьбы противоположностей. Но прежде всего о самом
предмете рассмотрения и о том, как его представляют популярные периодические
издания, чаще всего в рекламных целях.
Мультимедиа - это объединение нескольких каналов передачи информации
от машины к человеку: звук, изображение, реже - движение реальных предметов. Подразумевается
и обратная связь - действия человека должны напрямую и существенно влиять на
ход событий в системе. Разработчики современных мультимедийных систем стремятся
к возможно более точному моделированию реальности, созданию виртуального мира,
в котором человек мог бы совершать то, что недоступно ему в реальности, и в
котором он занимал бы ведущее место. Для этого прилагаются всевозможные усилия.
Так, создан специальный шлем, позволяющий получить сразу несколько преимуществ:
улучшенное восприятие стереофонического (объемного) звучания, возможность
создания стереоскопического изображения. Специальные датчики следят за
поворотами головы человека, и на мини-дисплеях меняется видеоинформация перед
его глазами сообразно той картине, которую он должен увидеть, повернувшись.
Приведем дословное описание одной
из многочисленных мультимедийных игр, например "Стреляющий корабль - 2000".
"Основа игры вполне традиционна: вам предлагается на боевом вертолете
выполнить одно из заданий командования (американского, разумеется). Вы летаете
либо над Европой, либо в небе Персидского залива и рушите радары, мосты и
танковые колонны. В бою будьте аккуратны, но безжалостны. Только в этом случае
у вас появляется шанс вернуться на базу с победой. Ну а если не сложится - не
беда". Ярые сторонники мультимедийных игр, отвечая на вопрос "почему
мы играем?", подчеркивают, что спорить с неигравшим о прелестях игры - все
равно, что рассказывать дальтонику о гениальности Гогена.
Что же заставляет людей
просиживать перед мониторами часы напролет? Ответ простой - способность
создавать альтернативную реальность с иными образами и атрибутами вещей,
возможность погрузить свое "я" в ткань иного мира, мифа; игра, как
правило, гуманна, победа добра и зла лежит на чашах весов, и в вашей воле, куда
их склонить. В то же время наряду с изложенным выше восторженным описанием
мультимедийных возможностей появляются, хотя и редко, такие, которые напоминают
об обратной стороне медали; вот одно из них: "увлечение играми - причина
серьезных разладов в семье". Некоторые увлеченные мультимедийными играми
утверждают, что трехмерная графика, объемное звучание настолько увлекают
игрока, что первое время невероятной кажется уже окружающая повседневная
обстановка.
А теперь попытаемся разобраться в
диалектике двуединого начала мультимедийной системы. Но прежде вспомним, чем
люди занимались долгие тысячелетия по изгнании их за грехи из рая.
Они с усердием создавали себе вторую
искусственную физическую природу, чтобы защитить себя от холода и жары с
помощью одежды и жилищ (своеобразных искусственных приспособлений). Они
изобретали средства передвижения на различной тяге, чтобы перемещаться по
земле, в воде и в воздухе, и создавали разнообразное технологическое
оборудование для выполнения простых и сложнейших операций. В результате всего
этого вокруг человека стала формироваться искусственная оболочка,
отгораживающая его от реальной физической природы и от ее дестабилизирующих
факторов, т.е. от всего того, что ранее было принято считать средой обитания.
Среда обитания трансформировалась,
появились признаки необратимых процессов. Люди стали пренебрегать реальной
средой обитания, активно вторгаясь в нее и засоряя ее бытовыми и промышленными
отходами. Плата за все это - глобальные экологические катаклизмы, потребовавшие
региональных и глобальных мер экологической защиты и не менее глобальных
экономических и социальных мер, связанных с жизненным обеспечением творцов
искусственной физической природы.
Создание искусственной
информационной природы - мультимедийной среды с ее альтернативной реальностью -
виртуальным миром - имеет в определенном смысле те же характерные
признаки. Исходная задача создания искусственной информационной природы
заключалась прежде всего в управлении машинами. В качестве примера можно
привести первый автоматический регулятор паровой машины Уатта. Усложнялась
конструкция машин, и вместе с этим становились все сложнее устройства
управления, многие из которых по "интеллектуальным" возможностям
превосходят даже самого подготовленного специалиста. Профессионалы создают
устройства управления микроклиматом жилища, различными средствами транспорта и
технологическими комплексами. Программирование работы устройств искусственной
информационной природы требует знания не только возможностей технических
средств управления, их структуры и специфики, но и свойств рецепторного и
рефлекторного аппаратов человека, а также законов психологии восприятия
визуальных, акустических и тактических образов.
Программы функционирования таких
устройств довольно сложны и доступны лишь узкому кругу специалистов. И вне
всякого сомнения развитие работ в данном направлении вполне органично
вписывается в более общую проблему совершенствования мультимедийных систем -
именно в этом проявляется их неоспоримое положительное качество.
Стремительный рост информационного
потока активизирует защитную реакцию человека, и неосознанно начинает
появляться желание отгородиться от внешнего информационного воздействия: люди
нашего поколения, как никогда ранее, почувствовали усталость от различного рода
политической информации и прежде всего от явных идеологических спекуляций. В
этом заключается одна из причин чрезвычайно большой популярности современной
аудио - и видеотехники, позволяющей в определенной степени отгородиться от
внешнего информационного потока. Но при этом не нужно забывать, что
индивидуальные устройства памяти любых любимых видео - и аудиосюжетов
выбираются из общего идеологического "корыта", заполняется которое
чаще всего зарубежными "доброжелателями", преследующими вполне
определенные политические цели.
В чем суть всех современных
видеоигр - от простейших до самых завлекательных и сложных? Ответ на этот
вопрос лежит на поверхности. Она заключается в создании для играющего
искусственного информационного пространства - от несложных операций укладки
кубиков или сбора яиц в лукошко до почти натуральных вылетов на боевых машинах,
когда пробуждается присущее каждому человеку естественное желание обогнать, поразить,
победить и т.п. Игра, как правило, начинается в медленном темпе, затем
переходит в ускоряющийся режим, который в конце концов доходит до такого
свободно выбранного темпа, когда человек полностью отключается от внешних
информационных потоков. Монотонные движения и ритмы усыпляют человека,
позволяют легко воздействовать на него, гипнотизировать его, парализовать его
волю и подспудно вдалбливать в его сознание любую (в том числе вредную и
опасную!) информацию.
Отгораживаясь таким образом от
реальных информационных потоков жизни людей с ее реальными голодом, холодом,
болезнями, войнами, страданиями и т.п. и оказавшись в виртуальном пространстве,
где нажатием кнопки можно взорвать инопланетный космический корабль, сжечь
город, наслать повальные болезни, насладиться интимом с "любимым человеком",
наконец, быть "убитому" самому игроку в этих виртуальных
видео-аудиотактических мирах, человек теряет ощущение реальности жизни. Он
начинает пренебрегать реальными информационными потоками сообществ людей (от
ячейки общества - семьи - до более крупных образований), жить в выдуманном
мире, где ему хорошо и удобно только одному. Такой человек вряд ли сможет
восхищаться ранним восходом солнца с его золотистыми, скользящими по земле
лучами. Для него окажутся ненужными ни классическая музыка, ни классические
произведения искусства и литературы, на которых воспитывались многие поколения
людей, наделенных высокими нравственными качествами.
В той или иной мере всем понятна
опасность и страшная губительная сила ядерного, химического и
бактериологического оружия, поражающего тело, но остается пока незамеченным
другое оружие также массового поражения, которое поражает душу человека, делая
его одиноким и беззащитным в придуманном им виртуальном мире. В этом одно из
сильных проявлений отрицательного начала мультимедийных систем. Означает ли
это, что следует ограничивать новые возможности мультимедийных систем? Конечно,
нет. Известно, что нож в руках хирурга - добро, а в руках бандита - зло. Полезно
помнить, что мультимедийные системы только при разумном их использовании могут
непременно способствовать развитию личности и общества. Следует ожидать,
что наиболее вероятное использование мультимедийных систем будет не игровым, а
научным и учебным, способствующим упрощению и облегчению сложного процесса
познания действительности.
Представленные выше рассуждения -
одна из возможных интерпретаций диалектического дуализма мультимедийных систем.
Нельзя исключать, что некоторые из рассмотренных утверждений носят
дискуссионный характер. Но в дискуссии рождается истина.
Характерная особенность
современного естествознания - рождение новых, быстро развивающихся наук на базе
фундаментальных знаний. К одной из таких наук относится сформировавшаяся в
недрах физики микроэлектроника, перерастающая в последнее время в наноэлектронику.
У микроэлектроники и
наноэлектроники один общий корень - электроника. В соответствии со строгим
определением электроника - наука о взаимодействии электронов с
электромагнитными полями и о методах создания электронных приборов и устройств
(вакуумных, газоразрядных, полупроводниковых), используемых для передачи,
обработки и хранения информации. Возникла она в начале XX в. На ее основе были
созданы электровакуумные приборы, в том числе и электронные лампы (диод, триод,
тетрод, пентод и т.д.).
С начала 50-х годов интенсивно
развивается твердотельная электроника, прежде всего полупроводниковая. В
начале 60-х годов возникла микроэлектроника - наиболее перспективное
направление электроники, связанное с созданием приборов и устройств в
микроминиатюрном исполнении и с использованием групповой (интегральной)
технологии их изготовления. Возникновение микроэлектроники вызвано
непрерывным усложнением функций и расширением областей применения электронной
аппаратуры, что требовало уменьшения ее габаритов и массы, повышения
быстродействия и надежности.
Основу электронной базы
микроэлектроники составляют интегральные схемы, выполняющие заданные функции блоков
и узлов электронной аппаратуры, в которых объединено большое число
микроминиатюрных элементов и электрических соединений, изготовляемых в едином
технологическом процессе. Микроэлектроника развивается в направлении уменьшения
размеров содержащихся в интегральной схеме элементов (до 0,1-1,0 мкм),
повышения степени интеграции (до 106-107 элементов на
кристалл), плотности упаковки (до 105 элементов в 1 мм3),
а также использования различных по принципу действия приборов (опто-, акусто-,
криоэлектронных, магниторезистивных и др.). В последнее время ведутся
интенсивные работы по созданию интегральных схем, размеры элементов которых
определяются нанометрами (10-9 м), т.е. постепенно набирает силу наноэлектроника
- наиболее важное направление микроэлектроники, характеризующее современный
этап развития естествознания.
Разнообразные микроэлектронные
приборы и устройства в различных формах исполнения нашли широкое применение
практически во всех технических средствах, связанных с многими сферами
деятельности человека. Достижения в микроэлектонике способствовали созданию
космических кораблей и управляемых ядерных реакторов. Современная аудио - и
видеоаппаратура с достаточно высоким качеством звучания и изображения - это
тоже продукт микроэлектроники. На промышленной микроэлектронике базируется
автоматизированное производство изделий, узлов, механизмов и машин для
различных отраслей экономики. Элементная база многочисленных и разнообразных
ЭВМ, включающих и персональные компьютеры, - это тоже микроэлектроника.
Едва ли можно назвать такого
человека, который не был бы прямо или косвенно связан с микроэлектронной
аппаратурой, прежде всего как пользователь. Вполне очевидно, что от степени
внедрения микроэлектронных средств зависит не только уровень совершенства того
или иного технического устройства, но и прогресс, а также темпы развития той
или иной отрасли современной экономики. На первый взгляд может показаться
лишним знание концепций развития микроэлектроники, особенно для специалистов
нетехнических направлений и, в частности, для будущих экономистов. Однако
настоящая экономика прежде всего связана с жизнью и в первую очередь с
потребностями человека. Изучение потребностей человека без знаний возможностей
производить материальные ценности хотя и необходимо, но крайне недостаточно для
формирования специалиста высокой квалификации с широким кругозором. Не вызывает
сомнения, что таким специалистом наряду с другими должен быть экономист. Именно
экономист, как правило, производит первую экспертную оценку нового технического
предложения. И от его оценки зависит во многом дальнейшая судьба технического
предложения. А так как практически все современные технические предприятия в
той или иной степени связаны либо с микро электронной продукцией, либо с ее
непосредственным производством, то знание основных проблем, тенденций развития
и потенциальных возможностей микроэлектроники не менее важно, чем представление
о производительных силах и производственных отношениях. На базе именно таких
всесторонних знаний может быть принято наиболее удачное решение, способствующее
развитию какого-то производства либо отрасли в целом. Кроме того, также важно
знать, и прежде всего экономисту, какой ценой будет решена поставленная
конкретная задача. Но для этого полезно представлять, какой ценой дались известные
достижения, существенно изменившие сущность производительных сил и характер
производственных отношений.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6
|
|
