4.3. Перспективы развития информационных и коммуникационных технологий

Развитие новых информационных и коммуникационных технологий имеет общие законы. Большинство новых техно­логий проходит в процессе своего развития пять этапов, однако некоторые технологии развиваются очень быстро и «пропускают» некоторые этапы, другие же, наоборот, пери­одически возвращаются на начальный этап развития.

Лучше всего этапы развития ИКТ можно представить в графической форме (рис. 4.8). По оси абсцисс отложены эта­пы. Различные технологии проходят этапы своего развития за различное время (от 2 до 10 лет), т. е. шкала оси времени для разных технологий неодинакова. По оси ординат отло­жен уровень оценки технологии обществом, что носит до­вольно субъективный характер.

Первый этап. «Восход надежд», время теоретических разработок и первых экспериментальных реализаций но­вой информационной или коммуникационной технологии. Разработчикам и экспертам кажется, что данная новая тех­нология разрешит многие проблемы развития информаци­онных технологий.

image195

Примерами таких технологий являются разработки транзисторов молекулярных и атомных размеров. Действи­тельно, современные транзисторы уже имеют размеры в не­сколько десятков атомов, и дальнейшая миниатюризация должна строится на новой основе.

Основой квантового компьюте­ра может стать любая квантовая частица, обладающая двумя состоя­ниями (логические 0 и 1). Напри­мер, это может быть спин элек­трона, имеющий два состояния (вниз и вверх), основное и возбуж­денное состояние атома и другие объекты, подчиняющиеся законам квантовой механики {рис. 4.1). Первые теоретические разработки квантовых компьютеров начались около 20 лет назад, проведены успешные лабораторные опыты по создания элементов таких компью­теров. Однако предсказать сроки появления квантовых компьютеров сейчас невозможно.

ДНК-вычисления предполага­ют создание новых алгоритмов вы­числений на основе знаний о строе­нии и функциях молекулы ДНК. Так же, как и любой другой про­цессор, ДНК-процессор характери­зуется структурой и набором ко­манд. В нашем случае структура процессора — это структура моле­кулы ДНК (рис. 4.2). А набор ко­манд — это перечень биохимичес­ких операций с молекулами.

На базе ДНК-вычислений ведется разработка наноком- ммотера, который можно будет вживлять в клетку организ­ма и производительность которого будет исчисляться мил­лиардами операций в секунду при энергопотреблении не более одной миллиардной ватта. В настоящее время ДНК-вычисления находятся на стадии лабораторных иссле­дований, поэтому создание биологического компьютера про­гнозируется только через несколько десятков лет.

Молекулярный транзистор (рис. 4.3) — это молекула, которая может существовать в двух устойчивых состояниях, обладающих разными свойствами (логические О к 1). Транзистор на одной молекуле в десятки раз меньше современных транзисторов. Переводить молекулу из одного состояния в другое можно с помощью света, тепла, магнитного ноля и других физических воздей­ствий. Уже в настоящее время сущес­твуют логические схемы на молеку­лярных транзисторах и, планируется, что уже в ближайшее десятилетие начнется их промышленное производ­ство.

image197image201image203

Второй этап. «Пик завышенных ожиданий», когда раз­работчики и средства массовой информации внушают об­ществу высокую ценность новой технологии и эффектив­ность первых промышленных образцов.

Примером такой технологии являются «электронные чернила» (рис. 4.4). В ходе многолетних исследований уда­лось создать тип устройств визуализации информации, кото­рые обладают механическими свойствами обычной бумаги (например, их можно свертывать в рулон).

Базовыми элементами таких устройств являются микро­капсулы (пиксели), заполненные микрочастицами двух цве­тов: белого и черного. Слой микрокапсул расположен между двумя прозрачными и гибкими электродами. При подаче на­пряжения определенной полярности, микрочастицы белого цвета собираются в верхней части капсулы, а микрочастицы черного цвета — в нижней части. При перемене полярности напряжения все происходит наоборот. Так формируется чер- но-белое изображение. Однако существенным недостатком таких устройств является большое время переключения пикселов (около 1 с), что препятствует их широкому про­мышленному производству.

Третий этап. «Котловина разочарований», когда широко разрекламированная новая технология теряет свою привле­кательность в глазах конечных потребителей. В процессе ис­пользования первых массовых экземпляров новой техноло­гии выявляются конструктивные недостатки.

Компактные топливные элементы (рис. 4.5) предназначены для прямого пре­образования энергии, высвобождающейся в ходе реакции окисления топлива, в электри­ческую энергию. В отличие от аккумулято­ров, заряд которых возобновляется при под­ключении к внешнему источнику тока, восстановление работоспособности топлив­ных элементов осуществляется путем попол­нения запаса топлива.

Однако у топливных элементов обнару­жились серьезные недостатки: проблема за­рядки топливом, высокая температура топ­ливного элемента при работе. Все это откладывает массовое промышленное производство топливных элементов.

Четвертый этап. «Подъем жизнестойкости», когда на основе новых исследований оптимизируется технологичес­кий процесс и начинается массовое серийное производ­ство.

Примером такой технологии является машинный пере­вод. Системы машинного перевода (рис. 4.6) получили ши- 1><нсое распространение и дают приемле­мое качество перевода. С помощью систем машинного перевода можно пере­водить тексты как off-line, так и on-line (Web-страницы и письма электронной почты). Кроме того, расширился набор языков и направлений перевода.

Пятый этап. «Плато продуктивности», когда массовое серийное производство изделий по новой технологии нахо­дит массовый устойчивый спрос потребителей и приносит стабильную прибыль производителям.

Определение местоположения на поверхности земли ста­ло широко применяться в спутниковых системах (GPS— США или ГЛОНАСС — Россия). Для этого запущено требуе­мое количество спутников и развернуто массовое промыш­ленное производство приемников спутникового сигнала (с нескольких спутников). На экране такого приемника (рис. 4.7) отображаются карты местности с указанием мес­тоположения. Точность такого определения местоположе­ния в открытом гражданском секторе составляет несколько десятков метров, а в закрытом военном — несколько метров.

image205

Определение местоположения предоставляют и операто­ры мобильной связи, правда точность определения местопо­ложения составляет обычно несколько сот метров и зависит от количества и расположения базовых станций.

Контрольные вопросы

1. Назовите информационные и коммуникационные технологии, соответствующие различным этапам развития технологии.