81
Например, один квантовый бит может принимать несколько значений
одновременно, то есть находиться сразу в состояниях «включено», «выключено» и в
переходном состоянии. 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.
Уже есть несколько действующих квантовых компонентов – как
запоминающих, так и логических. Теоретически квантовые компьютеры могут
состоять из атомов, молекул, атомных частиц или «псевдоатомов».
Последний представляет собой четыре квантовых ячейки на кремниевой
подложке, образующих квадрат, причем в каждой такой ячейке может находиться
по электрону. Когда присутствуют два электрона, силы отталкивания заставляют их
размещаться по диагонали. Одна диагональ соответствует логической «1», а вторая
– «0».
Ряд таких ячеек может служить проводником электронов, так как новые
электроны будут выталкивать предыдущие в соседние ячейки.
Компьютеру, построенному из таких элементов, не потребуется непрерывная
подача энергии. Однажды занесенные в него электроны больше не покинут систему.
Теоретики утверждают, что компьютер, построенный на принципах квантовой
механики, будет давать точные ответы, исключая возможность ошибки. Из за
вероятностных законов, которые лежат в основе квантовых вычислений. Каждый q-
бит на самом деле представляет собой и «1», и «0» с разной степенью вероятности.
В результате действия этих законов менее вероятные (неправильные) значения
практически исключаются.
Нанокомпьютер.
Нанокомпьютер — вычислительное устройство на основе электронных
(механических, биохимических, квантовых) технологий с размерами логических
элементов порядка нескольких нанометров.
Сам компьютер, разрабатываемый на основе нанотехнологий, также имеет
82
микроскопические размеры. Ученые считают, что на этом принципе когда-нибудь
будет создан настоящий искусственный интеллект, способный к самопознанию и
саморазвитию.
Компьютер представляет собой собранные на золотой пластине 16 молекул
дурохинона, каждая из которых имеет форму зубчатого колеса с четырьмя
выступающими спицами. Семнадцатая молекула, выполняющая функцию подачи
команд, находится в центре.
Молекулы соединены водородными связями (вид сравнительно слабых
химических связей).
Каждый поворот центральной молекулы приводит ее в новое состояние, что
эквивалентно логическим уровням 0, 1, 2 и 3. Таким образом, нанокомпьютер
способен обрабатывать за одно действие 4 в 16-й степени бит информации.
Притом что современные компьютеры могут обрабатывать за раз не более…
одного бита. Иное дело, что делают они это очень быстро, совершая миллионы
операций в секунду.
Для управления компьютером используется специальный туннельный
сканирующий микроскоп, который одновременно является и считывающим
устройством.
Считается, что способность совершать параллельные вычисления присуща
нейронным системам, например человеческому мозгу.
Поскольку каждая из молекул способна принимать четыре состояния, число
возможных комбинаций будет при этом достигать фантастической цифры 4 в 1024-й
– это больше 1000 нулей после запятой! О компьютерах с такой разрядностью,
созданных без применения нанотехнологий, невозможно даже помыслить.
Билл Дитто (BillDitto) из Технологического института штата Джорджия
провел интересный эксперимент, подсоединив микродатчики к нескольким
нейронам пиявки. Он обнаружил, что в зависимости от входного сигнала нейроны
образуют новые взаимосвязи. Вероятно, биологические компьютеры, состоящие из
нейроподобных элементов, в отличие от кремниевых устройств, смогут искать
нужные решения посредством самопрограммирования. Диттонамерен использовать
83
результаты своей работы для создания мозга роботов будущего.
Иными словами ДНК компьютер это - молекулярный вычислительный
автомат, работающий на основе молекул ДНК, способен к обучению и успешно
реализовывать стратегию логических игр.
Это устройство может применяться при поиске генетических нарушений и
лечении болезней, которые они вызывают. ДНК-компьютер можно
перепрограммировать на другую стратегию, которую он также начинает успешно
применять.
Важность этой работы, по словам ученых, состоит в возможности создания
молекулярной системы, которая будет способна выполнять принципиально разные
задачи, обучение и дальнейший анализ ситуации с принятием решения.
Эти молекулярные автоматы можно рассматривать как модельные системы,
имеющие практическое применение, прежде всего в биологии. Основанные на
молекулах нуклеиновых кислот логические элементы являются биосовместимыми, а
потому могут быть использованы как для диагностики, так и для терапии различных
генетических заболеваний.
Квантовый компьютер.
Это проект компьютера, использующего для вычислений принципы квантовой
теории. Схематическую структуру можно увидеть на рисунке 6.
Рисунок 6 - Схематическая структура квантового компьютера
Теоретически квантовые компьютеры способны решать переборные задачи за
время прямо пропорциональное сложности задачи.
84
Прежде всего, делается упор на то, что при наличии подходящих технологий
квантовые компьютеры будут производить расчеты намного быстрее, чем обычные,
за меньшее число операций. С другой стороны, подобное устройство можно
использовать в криптографии, что дает ряд преимуществ, в частности,
невозможность незаметно перехватить сообщение. Основным элементом квантового
компьютера являются квантовые биты или кубиты.
Кубит - это квантовая система с двумя состояниями, но в отличие от
привычного бита кроме двух определенных состояний она может находится в их
суперпозиции, т.е. в ней одновременно записаны 0 и 1 с некоторыми вероятностями.
Квантовый компьютер - это система, собранная из кубитов, которая
подчиняется законам квантовой механики.
Показано, что из кубитов можно соcтавить и элементарные логические
элементы. Основное принципиальное достоинство квантовых компьютеров -
быстродействие, обусловленное параллельностью вычислений. Предполагается, что
квантовые компьютеры смогут решать такие задачи, как разложение целых чисел на
простые множители, поиск в базе данных или моделирование квантовых систем (с
большим количеством частиц), что весьма важно для химии, физики и
молекулярной биологии.
Квантовый компьютер будет состоять из компонентов субатомного размера, и
работать по принципам квантовой механики. Квантовый мир – очень странное
место, в котором объекты могут занимать два разных положения одновременно.
Но именно эта странность и открывает новые возможности.
Например, один квантовый бит может принимать несколько значений
одновременно, то есть находиться сразу в состояниях «включено», «выключено» и в
переходном состоянии. 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.
Уже есть несколько действующих квантовых компонентов – как
85
запоминающих, так и логических. Теоретически квантовые компьютеры могут
состоять из атомов, молекул, атомных частиц или «псевдоатомов».
Последний представляет собой четыре квантовых ячейки на кремниевой
подложке, образующих квадрат, причем в каждой такой ячейке может находиться
по электрону. Когда присутствуют два электрона, силы отталкивания заставляют их
размещаться по диагонали. Одна диагональ соответствует логической «1», а вторая
– «0».
Ряд таких ячеек может служить проводником электронов, так как новые
электроны будут выталкивать предыдущие в соседние ячейки.
Компьютеру, построенному из таких элементов, не потребуется непрерывная
подача энергии. Однажды занесенные в него электроны больше не покинут систему.
Теоретики утверждают, что компьютер, построенный на принципах квантовой
механики, будет давать точные ответы, исключая возможность ошибки. Из за
вероятностных законов, которые лежат в основе квантовых вычислений. Каждый q-
бит на самом деле представляет собой и «1», и «0» с разной степенью вероятности.
В результате действия этих законов менее вероятные (неправильные) значения
практически исключаются.
Нанокомпьютер.
Нанокомпьютер — вычислительное устройство на основе электронных
(механических, биохимических, квантовых) технологий с размерами логических
элементов порядка нескольких нанометров.
Сам компьютер, разрабатываемый на основе нанотехнологий, также имеет
микроскопические размеры. Ученые считают, что на этом принципе когда-нибудь
будет создан настоящий искусственный интеллект, способный к самопознанию и
саморазвитию.
Компьютер представляет собой собранные на золотой пластине 16 молекул
дурохинона, каждая из которых имеет форму зубчатого колеса с четырьмя
выступающими спицами. Семнадцатая молекула, выполняющая функцию подачи
команд, находится в центре.
Молекулы соединены водородными связями (вид сравнительно слабых
86
химических связей).
Каждый поворот центральной молекулы приводит ее в новое состояние, что
эквивалентно логическим уровням 0, 1, 2 и 3. Таким образом, нанокомпьютер
способен обрабатывать за одно действие 4 в 16-й степени бит информации.
Притом что современные компьютеры могут обрабатывать за раз не более…
одного бита. Иное дело, что делают они это очень быстро, совершая миллионы
операций в секунду.
Для управления компьютером используется специальный туннельный
сканирующий микроскоп, который одновременно является и считывающим
устройством.
Считается, что способность совершать параллельные вычисления присуща
нейронным системам, например человеческому мозгу.
Поскольку каждая из молекул способна принимать четыре состояния, число
возможных комбинаций будет при этом достигать фантастической цифры 4 в 1024-й
– это больше 1000 нулей после запятой! О компьютерах с такой разрядностью,
созданных без применения нанотехнологий, невозможно даже помыслить.
87
Заключение
На Западе появляется все больше различных и носящих диаметрально
противоположный характер перспектив развития рынка компьютерных технологий.
Еще 2001 г. американская исследовательская компания «PC Data»
прогнозировала обвал на рынке персональных компьютеров США. В
подтверждение этого фирма привела статистические данные, которые показывали
явное сокращение спроса на ПК в розничной и посылочной торговле: например, в
декабре 2000 г. - на 24% по сравнению с темже месяцем 1999 г.. Один из
руководителей мирового лидера сектора – «Compaq», был настроен так же не
слишком оптимистично, констатируя более низкие результаты своей фирмы в этой
области по сравнению с намечавшимися ранее (подобная ситуация наблюдалась так
же и у «Dell», «Gateway», «Apple», «Hewlett-Packard» и некоторых других
компаний), подчеркивал, очевиднее замедление роста потребительского спроса на
эти машины на американском рынке, со стороны небольших и средних предприятий
и Internet-компаний. «PC Data» объясняя причины, которые заставили в тот момент
американскую клиентуру «отворачиваться» от обычных ПК, выявило сразу
несколько: и ажиотажный спрос на ПК в конце 1999 г., и недостаточные темпы
инноваций, и слишком высокие цены.
Однако авторы публикованного в декабре 2000г. исследования
«Forrester'sTechnographicsEuropeMarch 2000 BenchmarkStudy» (по крайней мере в
отношении домашних компьютеров в Европе) были настроены совсем по иному.
Согласно данному источнику, продажи таких ПК неуклонно увеличиваются и эта
тенденция сохранится и в дальнейшем, причем далеко не в последнюю очередь за
счет семей, приобретающих не первый компьютер. Эксперты прогнозировали, что
владельцы нескольких ПК станут самой многочисленной потребительской группой.
В настоящее время в большей степени домашними компьютерами оснащены страны
Центральной и Северной Европы и в несколько меньшей - Италия, Испания и
Франция. «Индивидуальные» лидеры - Швеция и Швейцария, на третьем месте -
Нидерланды; такая ситуация во многом связана с тем, что в этих странах все
88
большее распространение получает субсидирование многими фирмами покупки их
сотрудниками ПК для дома.
Что касается Российского рынка ПК, то он имеет сравнительно недолгую
историю по сравнению с Американским или Японским рынками компьютерной
техники, но активное расширение его границ и переход на новые горизонты говорит
о тенденции к еще более высокому росту в течение ближайших нескольких лет. За
последнее время в России наблюдается значительное увеличение процента продаж
ноутбуков, что на заре развития этого рынка в России казалось нереальным. Но на
самом деле, и настольный компьютер был некогда почти роскошью, а теперь встал в
ряд с обычной бытовой техникой, уступая престижным ноутбукам.
Перспективы развития сектора ПК позволяют специалистам сделать
положительный прогноз состояния отечественного сектора продаж ноутбуков.
Основная тенденция, которая наблюдается сейчас - это переориентация
пользователей на мобильные компьютеры с обычных десктопов. Можно с
точностью сказать, что темпы развития рынка ПК в России не станут спадать, и в
ближайшем будущем наша страна наверстает разрыв с рынками США и Японии. По
всей видимости, перспективой является еще большее снижение цен и практически
полное вытеснение десктопов, которые вскоре займут самую низкую ценовую нишу.
По итогам представленной работы можно сделать следующие выводы:
эволюция, постоянно происходящая в мире компьютерной технике, необходима и ее
темпы не должны замедляться. Ведь чем более универсальна техника, тем больше
мы способны произвести на своих рабочих местах при помощи нее.
С развитием ПК развивается и человечество. И чем проще и доступней будет
эта машина, тем продуктивней будет наша работа и ярче жизнь в целом.
При разработке и создании собственно компьютеров существенный и
устойчивый приоритет в последние время имеют сверхмощные компьютеры –
суперкомпьютеры – и миниатюрные и сверхминиатюрные ПК.
Широкое внедрение средств мультимедиа, в первую очередь аудио- и видео
средств ввода и вывода информации, позволяют общаться с компьютером
естественным для человека образом.
89
В ближайшие годы будет возможность создания компьютерной модели
реального мира, такой виртуальной (кажущейся, воображаемой) системы, в которой
мы можем активно жить и манипулировать виртуальными предметами. Простейший
прообраз такого кажущегося мира уже сейчас существует в сложных компьютерных
играх. Информационная революция затронет все стороны жизнедеятельности.
С расширением областей деятельности человека для них будут
разрабатываться свои конфигурации ЭВМ, наиболее удобные и необходимые для
этой области, поэтому разнообразие конфигураций, пусть даже в рамках какого-то
стандарта, будет постоянно расти.
Самый мощный компьютер во Вселенной за одну наносекунду способен
решать задачи, с которыми современные ЭВМ справляются за промежуток времени,
равный жизни Вселенной!
Научно-технический прогресс сегодня шагает семимильными шагами,
машины становятся все «резвее» и производительнее, недавно купленный
компьютер, не успев прослужить верой и правдой и пары лет, нуждается в апгрейде,
модернизации. Но ведь нельзя будет бесконечно растить быстродействие и
производительность железного товарища – обязательно будет предел возможностей,
природный финиш, а когда это будет пока для всех остается неизвестным.
Рассмотрев в своей работе довольно актуальную на сегодняшний день тему
развития, эволюции компьютерной техники, персональных компьютеров в
частности, можно с уверенностью сказать, что в скором времени научный прогресс
перешагнёт все те высокотехнологичные для своих времён изобретения и создаст
что-то такое, о чём сейчас даже невозможно предположить. Но пока, на данный
момент, индустрия ПК переживает бурный процесс развития. ПК очень быстро
дешевеют, однако за счёт увеличения оперативной и постоянной памяти
непрерывно появляются всё новые дорогие модели. Эти тенденции продолжаются
до сих пор: цены на общедоступный ПК остаются примерно на одном уровне, но
характеристики этого общедоступного компьютера непрерывно улучшаются.
Мои предложения: на наш взгляд, необходимо:
- эволюционный скачек в области энергообеспечения ПК;
90
- постоянное совершенствование программного обеспечения, как
определяющее в смысловом удобстве и качестве эксплуатации компьютеров;
- интенсификация работ по разработке емких носителей информации;
- совершенствование защищенных локальных сетей ПК.