5 Покоління комп'ютерів. Комп'ютер майбутнього: опис

Перші електронно-обчислювальні машини (ЕОМ), або комп`ютери, були створені в 30-40-х роках XX століття. Їх поява, власне кажучи, і знаменувало початок сучасного етапу розвитку інформаційних технологій. На даний момент повсюдно використовується 5 покоління комп`ютерів, однак поділ обчислювальних систем на покоління досить умовно.

Перше покоління ЕОМ

Початком створення електронних обчислювальних машин прийнято вважати розробки німецьких електронників, які використовували для обчислень електромеханічні реле. Потім технологічний прорив здійснили американці, що замінили реле електронними вакуумними лампами.

• Перші обчислювальні машини на електромеханічних реле в 1938-41 роках були створені в Німеччині (моделі Z1 / Z2), потім технологію перейняли англійці.
• Перший суперкомп`ютер «Марк I», розмірами перевершував половину футбольного поля, був створений зусиллями IBM в США (1944 г.).
• Перший універсальний ламповий комп`ютер ENIAC, сконструйований американським інженером-електронщиком Джоном Еккертом (Eckert) і американським фізиком Джоном Моучлі (Mauchly), призначений в першу чергу для вирішення завдань балістики, мав майже 20000 електронних ламп і 1500 реле. Монстр споживав до 150 кВт енергії.

Друге покоління ЕОМ

Особливістю наступного покоління розвитку комп`ютерів є перехід з вакуумних ламп на винайдені в 1948 році транзистори. Перший транзисторний електронно-обчислювальний центр NCR-304 зібраний в США фірмою NCR в 1954 році, проте широке поширення подібні комп`ютери отримали до 1960 року.

Третє покоління ЕОМ

Базувалося на інтегральних схемах (початок 1960-х). Іноді інтегральну схему називають мікросхемою, або чіпом (chip в перекладі з англійської - "тріска"). C 1965 був початий випуск однією з кращих машин третього покоління IBM / 360, сімейство цих машин складалося з семи моделей. До речі, 5 покоління комп`ютерів принципово не дуже відрізняється від дідка IBM і є скоріше еволюцією ЕОМ, ніж революцією.

Четверте покоління

Виникнення четвертого покоління ЕОМ пов`язано з удосконаленням інтегральних схем. У 1950 році американець К. Ларк-Горовіц (Lark-Horovitz) загострив увагу на можливості нейтронного легування хімічного елемента германію. Цей метод на початку 60-х почали застосовувати до кремнію: на його надчистих пластинах почали виробляти методом інтегральної технології так звані великі інтегральні схеми (ВІС), потім - надвеликі інтегральні схеми (НВІС):

• БІС містить 1000-10 000 елементів у кристалі напівпровідника (зазвичай на поверхні кристала).
• НВІС містить понад 10000 елементів.

Виникнення ВІС і НВІС уможливило появу мікропроцесорів.

П`яте покоління ЕОМ

За великим рахунком комп`ютери п`ятого покоління і четвертого мають стільки спільних ознак, що багато фахівців об`єднують їх в одне покоління. Прийнято вважати, що до п`ятого відносяться компактні персональні ЕОМ, призначені для роботи одного-двох користувачів. Перший ПК «Altair 8800» фірми MITS (Micro Instrumentation and Telemetry Systems) побачив світ у 1975 році. Роком пізніше свої "персоналки" Apple I (1976) і Apple II (1977) представила Apple Computer. Після виходу культового ПК IBM PC в 1981 році персональні комп`ютери остаточно підкорили світ.

Альтернативна точка зору

Суперечки про те, чи коректно визнавати 5 покоління комп`ютерів як щось революційно нове, ведуться давно. Якщо розділяти покоління ЕОМ по елементній базі, то з`ясовується, що навіть між третім і четвертим поколіннями грань вельми тонка, але тут можна говорити хоча б про появу мікропроцесорів.

Сам термін «комп`ютери п`ятого покоління» зараз є невизначеним і застосовується в багатьох сенсах. Деякі фахівці вважають точкою відліку створення двоядерного ПК в 2005 році.

Смартфон замість ЕОМ?

Аналітики часто міркують, яким буде персональний комп`ютер майбутнього - НЕ суперкомп`ютер для масштабних завдань, а саме ПК. Нинішній етап розвитку інформаційно-комунікаційних технологій характеризується надзвичайно швидким і майже одночасним розвитком комп`ютерних мереж (особливу роль зіграло виникнення всесвітньої мережі Internet, на основі якої працює Всесвітня павутина - World Wide Web) та мобільного зв`язку. Причому сучасний смартфон увібрав в себе, по суті справи, всі функції персонального комп`ютера.

Як мережеві комп`ютерні технології, так і технології мобільного радіозв`язку постійно вдосконалюється, тому прийдешні зміни в короткостроковій перспективі серйозні аналітики бачать в мінімалізації пристроїв без втрати продуктивності. Якщо в даний час переважають настільні (стаціонарні) ПК, які поступово витісняються ноутбуками, лептопами, ультрабуками і планшетними комп`ютерами, то незабаром всіх їх можуть замінити комп`ютери нового покоління на базі модернізованих смартфонів.

Особливу роль тут має відіграти поява гнучких дисплеїв, які вже виробляються в США і Японії з 2008 року. До речі, гнучкі гаджети, які складаються, як книга, або їх дисплеї згортаються в трубочку, вже створені (у статті ви бачите їх фото).

Комп`ютери майбутнього

Головні надії в цьому напрямку пов`язані з оптичними (фотонними) ЕОМ. Ідея оптичних (фотонних) обчислень - обчислень, вироблених за допомогою фотонів, які згенеровані лазерами або діодами, - має досить давню історію. Переваги очевидні: використовуючи фотони (рухаються зі швидкістю світла), можливо досягти незрівнянно більш високих швидкостей передачі сигналу, ніж використовуючи електрони (як в нинішніх комп`ютерах).

Це стане принциповим проривом у сфері hardware і дозволить створити революційно нове (справжнє) 5 покоління комп`ютерів. Ідея фотонної ЕОМ стала набувати матеріальну силу після того, як в Массачусетському технологічному інституті (США) в 1969 році була передбачена, а в 1976 спостерігалася на досвіді оптична метастабільній. Для приладів, що працюють на основі цього явища, потрібно напівпровідник, прозорий в одній області спектра і непрозорий в інший, з різко нелінійної оптичної характеристикою (наприклад, антимонід індію). Логічні схеми на таких оптичних елементах можуть працювати зі швидкістю 1000 млрд логічних операцій в секунду.

У липні 2014 року в Інституті Вейцмана (Ізраїль) створений фотонний маршрутизатор - пристрій, заснований на одному-єдиному атомі, здатному перемикатися з одного квантового стану в інший, і що дозволяє направляти одиничні кванти світла по заданому маршруту. Фотонний маршрутизатор - ключовий елемент, який дозволить створити перший фотонний комп`ютер майбутнього.

Програмна середа

У сфері brainware можливі прориви пов`язані з розвитком математики - теорії автоматів і тісно пов`язаної з нею теорії алгоритмів, теорії вичислімості і теорії обчислювальної складності. Теорія автоматів і теорія алгоритмів - розділи класичної математичної логіки, в яких увага сфокусована на питанні про те, що можна автоматизувати або обчислити.

До теорії алгоритмів примикає теорія обчислюваності (теорія рекурсивних функцій). Теорія обчислювальної складності (або теорія складності обчислень) - ще один розділ дискретної математики, тісно пов`язаний з інформатикою. Основне питання цієї теорії: "Яка кількість ресурсів необхідно для обчислень (якщо проблема вичислімості вирішена)?" Для численних додатків особливу роль набуває розвиток теорії графів.

Штучний інтелект (IE)

У науково-фантастичних фільмах і літературі майбутнє покоління ЕОМ часто представляється як деяка штучний розум, вирішальний за людей більшість завдань, а в деяких випадках («Матриця», «Термінатор») підкоряє людство. Такі фільми і друковані твори змушують замислитися, чи потрібен суспільству IE, підігріваючи інтерес вражаючими відеокадрами і фото.

Комп`ютери майбутнього дійсно планується наділити елементами просунутого штучного інтелекту, однак вони нічого спільного не матимуть зі «страшилками» голлівудських блокбастерів. Для вирішення завдань штучного інтелекту, зокрема для створення інтелектуальних систем підтримки прийняття рішень (ІСППР), все ширше застосовуються нетрадиційні розділи математики, такі як теорія нечітких множин та нечітка логіка, а також теорія можливостей і теорія ймовірностей.

Висновки

Сучасні обчислювальні системи та інформаційні технології знаходять і будуть знаходити все більш широке застосування в самих різних областях людського буття - в науці і техніці, в освіті та культурі, у виробництві, на транспорті та у сфері обслуговування. Вони формують стиль життя сучасної людини, його культуру, сприйняття світу і образ дій. Однак розвиток цих технологій несе в собі чимало небезпек. Тому подальше вдосконалення інформаційно-комунікаційних засобів має йти рука об руку з гуманізацією суспільства.