Компьютеры будущего: Технология фантазии. Пк будущегоПроект "Компьютеры будущего" Разделы: Информатика Задачи проекта:
Продолжительность проекта – 3 урока. В результате обучения каждый ученик должен создать интерактивную презентацию и защитить ее перед своими одноклассниками. Проектная работа:
Введение.Все мы прекрасно знаем, что в последние годы компьютер и компьютерная техника стали неотъемлемой частью нашей жизни. Ни одна фирма, не представляет свою работу без компьютера и продвинутого программного обеспечения. Двадцать лет назад, компьютер считался роскошью, и увидеть его можно было крайне редко. Компьютерами пользовались только огромные предприятия. Теперь же компьютер имеется в каждом доме, практически в каждой семье. Даже школьники выполняют свои домашние задания с помощью компьютера. Можно сказать что ЭВМ – это величайшее достижение человечества. В настоящее время очень огромной популярностью начинают пользоваться МикроПК. По словам учёных и исследователей, в ближайшем будущем персональные компьютеры кардинально изменятся, так как уже сегодня ведутся разработки новейших технологий, которые ранее никогда не применялись. Примерно в 2020-2025 годах должны появиться молекулярные компьютеры, квантовые компьютеры, биокомпьютеры и оптические компьютеры. Компьютер будущего должен облегчить и упростить жизнь человека ещё в десятки раз! В течение предыдущих уроков мы с вами изучали историю развития вычислительных средств, познакомились с поколениями компьютеров. Теперь подумаем о том, какими будут компьютеры будущего и выполним проектные работы по теме «Каким я вижу компьютер будущего». Этапы выполнения проекта.Планирование проекта Результатом работы каждого ученика является презентация и устная защита работы. Для этого ученик должен:
Выполнение проекта Каждый проект обязательно требует исследовательской работы учащихся. Таким образом, отличительная черта проектной деятельности – поиск информации, которая затем будет отработана, осмыслена и представлена в виде конечного продукта. Проект – это пять «П»: Проблема – Проектирование - Поиск информации – Продукт – Презентация! Поиск информации можно начать с предложенных учителем ссылок или самостоятельно изучить Интернет ресурсы. Ссылки: Рекомендации по созданию компьютерной презентации:
Подготовка доклада и защита проекта Ученик для подготовки устного выступления должен составить план выступления и написать текст доклада. Информация в сообщении должна относиться к теме проекта, быть интересной и понятной для слушателей. Публичная защита результатов своей работы является необходимым условием проекта. Ученик рассказывает и показывает не только результаты работы, но и приобретенные знания и опыт. Необходимо выбрать самое главное, коротко и доступно изложить свои мысли. В завершении ученик дает оценку своей работы: все ли получилось, что было задумано, если нет, то почему. Оценивание работ При оценке представленных работ ученики руководствуются следующими критериями (по 10-балльной шкале):
Итоги работы. Проект «Каким я вижу компьютер будущего» (Приложение 1) Поделиться страницей:xn--i1abbnckbmcl9fb.xn--p1ai Компьютеры будущего: Технология фантазии | Журнал Популярная Механика«Переосмыслите роль персонального компьютера на базе операционной системы Windows в современной жизни людей. Вообразите себе, как дизайн компьютера влияет на цифровой стиль жизни — от повышения производительности работы до мобильности и развлечений…» «…Мыслите масштабно, будьте смелы и изобретательны, но не забывайте об экологии и охране окружающей среды» — таким было задание конкурса дизайнеров, проводившегося с мая по декабрь 2005 года компанией Microsoft и Industrial Designers Society of America. Однажды за обедом сотрудники компании Microsoft, работавшие над операционной системой Windows, решили «померяться» своими компьютерами. Результаты озадачили присутствовавших при споре — быстрый опрос коллег и знакомых показал, что «крутым» компьютер делает вовсе не мощный процессор и не большой объем памяти. Главным оказался дизайн! Причем дело не в экзотической форме или цветовом решении корпуса, а в том, насколько компьютер вписывается в «цифровой стиль жизни», помогая сэкономить время, получить удовольствие и просто развлечься. Спор вышел за пределы кафе, когда об этом услышали в Американском обществе промышленных дизайнеров (IDSA, Industrial Designers Society of America). Членов IDSA идея компьютеров будущего захватила по‑настоящему. Так родилась идея совместного конкурса Microsoft и IDSA, посвященного компьютерам будущего — мобильным, развлекательным, эффективным и, конечно, стильным. Конкурс был объявлен в апреле, прием заявок начался в мае, а к октябрю на официальном сайте конкурса можно было ознакомиться с тремястами разнообразными проектами. Для удобства просмотра все проекты были разделены на четыре категории: Personal Productivity (повышение производительности труда — как на работе, так и дома), Living/Lifestyle (инновации, расширяющие роль технологий в повседневной жизни), Entertainment (развлекательные технологии, ТВ, музыка и игры) и Communications/Mobility (коммуникационные и мобильные технологии). В ноябре были объявлены финалисты, а чуть позднее — два победителя: «Выбор жюри IDSA» и «Выбор президента компании Microsoft». А затем на сайте в течение месяца проводилось голосование среди посетителей, призванное определить два лучших проекта, которые и получили звание «Выбор публики». Лягут ли эти проекты в основу компьютеров будущего? Через пару десятилетий «Популярная механика» обязательно напишет об этом. IDSA Bookshelf [выбор жюри]. Авторы Сунн Хо Сон, Скотт ШимКонцепция студентов университета Пердью (Индиана, США) развлекательной цифровой библиотеки будущего призвана решить проблемы воспроизведения защищенных авторским правом материалов. Bookshelf («Книжная полка») является медиацентром, к которому посредством универсального разъема на боковой стенке присоединяются цифровые модули — подобно тому, как книги ставятся на полку. в отличие от современных дисков и кассет, модули — это не сами записи, а лишь «ключи» к их скачиванию из сети провайдера, воспроизведению и, разумеется, управлению авторскими правами. Bookshelf вполне правдоподобно предсказывает, в каком направлении будут развиваться взаимоотношения пользователей и цифровых мультимедийных библиотек в ближайшем будущем. Кстати, модули, по задумке автора, вполне мобильны — их можно использовать не только дома, но и в любом другом месте — при условии наличия совместимой аппаратуры. И единственное, что осталось для нас вопросом, — это можно ли будет проиграть с помощью Bookshelf старые добрые CD… sChOOL Pack [выбор президента Microsoft Билла Гейтса]. Автор Прашант Кумар ЧандраИдея этого проекта в том, чтобы заменить тяжелый школьный ранец с учебниками и тетрадями небольшим и легким компьютером. Основные пользователи этого устройства — школьники и студенты младших курсов колледжей. sChOOL pack предназначен для облегчения двух основных школьных занятий — чтения и письма, для этого он оснащен двумя экранами. Верхний — традиционный ЖК-дисплей (для чтения), а нижний — сенсорный, подобно используемым в карманных или планшетных компьютерах (для письма и рисования). Компьютер оснащен интерфейсом для быстрого подключения жестких дисков (или флэш-памяти), на которых будет записана учебная информация по различным предметам. «Ненужные» в данный момент диски могут храниться в гнездах специального «патронташа» на стенке ранца подобно ручкам или карандашам. Так что невыполнение домашней работы теперь не оправдать фразой «забыл тетрадь дома». Впрочем, фраза «диск размагнитился» звучит ничуть не лучше. janet [выбор публики]. Автор Клеменс Лангоjanet — это мечта жителя крупного города — персональный навигатор. Владельцу этого устройства никогда не придется мерзнуть на остановке, гадая, когда подойдет автобус. Небольшой электронный гаджет janet самостоятельно определит ваше текущее местоположение, запросит конечную цель и предложит на выбор несколько маршрутов — например, самый быстрый (оптимизированный по времени) и самый экономичный (по цене). Подразумевается, что в будущем общественный транспорт будет отслеживать свое местоположение и сообщать его информационной сети; это позволит janet отображать точное время ожидания (и никаких проблем с поиском расписания) и стоимость проезда. Благодаря удобному интерфейсу можно будет наглядно сравнить и выбрать наиболее подходящий вид транспорта и маршрут проезда. Интересно, удастся ли janet победить извечную проблему мегаполисов — автомобильные пробки? Be Free [выбор публики]. Автор Марсиал Асаян Монтойя«Будь свободным» — так переводится название концептуального компьютера для путешественников. Люди, часто перемещающиеся с места на место (из деловой необходимости или просто для удовольствия), смогут воспользоваться всеми возможностями современных компьютеров — просмотром фильмов, прослушиванием музыки или играми. «Возить с собой BE fREE — это как взять с собой частицу собственного дома». Необычный ноутбук оснащен поворотными динамиками и встроенным проектором. Eyemove PC [финалист]. Автор Риккардо Александро Перейрина Да Сильва БайаоДве основных части этого компьютера — беспроводной универсальный сенсорно-экранный пульт и системный блок с проектором высокой четкости. Главное — не потерять пульт ДУ! Domino [финалист]. Автор ВизонноДизайнерский медиацентр Domino подобен айсбергу. Его видимая часть — это сенсорный экран, DVD-плеер и два небольших боковых элемента, играющие роль рассеянной подсветки. Ну а «подводная» часть — это не показанный здесь центральный блок, на который возложена вся ответственность за хранение и обработку информации. Боковые элементы съемные и могут служить в качестве универсальных беспроводных пультов управления. PC.Pet [финалист]. Автор Оскар Хавьер Рейес Акоста«Компьютерная зверушка» не имеет клавиатуры или мыши и общается с пользователем посредством «эмоциональной коммуникации» — голосом и прикосновениями. Круглый сенсорный экран снимается и превращается в беспроводной пульт управления. Работа с PC.PET., по замыслу автора, больше напоминает игру с домашним животным, чем рутинное нажатие на клавиши. L-Cam Wearable Camera [финалист]. Автор Норман ЛиКамерафонами никого не удивишь. а вот камера, встроенная в солнечный козырек, пока еще не выпущена (хотя технически это возможно). Такой форм-фактор будет удобен оператору (его руки остаются полностью свободными), что особенно важно при съемке спортивного и экстремального видео. Но приготовьтесь к тому, что при проходе на закрытые объекты вас будут просить не только выключить телефон, но и снять шляпу… The Complete Creation Station [финалист]. Автор Давид КушХудожники и дизайнеры активно осваивают компьютерную технику. Чтобы облегчить создание «произведений цифрового искусства», этот концепт использует цифровые мольберт, кисть и палитру. Вот только можно ли будет отличить цифровую копию картины от оригинала? Logic Step [финалист]. Автор Эмануэль СанчесЭтот футуристического вида стенд представляет собой революционное устройство ввода. Оно способно отслеживать положение и перемещение рук и головы оператора, оцифровывать их соответствующим образом и выводить на дисплей, создавая у человека иллюзию трехмерного «цифрового пространства». Это будет особенно полезно при работе с графическими программными пакетами визуализации трехмерных объектов — оператор сможет работать руками в виртуальном мире, перемещать и изменять положения объектов — и видеть это на экране, выполняющем роль окна между настоящим и виртуальным мирами. Главное — не запутаться, где какой, а иначе — добро пожаловать в Матрицу! Статья опубликована в журнале «Популярная механика» (№3, Март 2006).www.popmech.ru Персональные компьютеры будущегоОпубликовано Мир науки и техники в 11 Июнь, 2012 - 08:57.  Мы уже не раз писали статьи о том, какими будут персональные компьютеры в будущем. Но данная тема интересует все больше людей, поэтому опишем свое видение компьютеров в недалекой перспективе еще раз. Для начала нужно отметить, что доля портативных ПК и дальше будет расти. Это будет происходить за счет выпуска все более функциональных планшетных компьютеров, причем большие перспективы есть и у разного рода гибридных девайсов или компьютеров-трансформеров типа Asus PadFone или Motorola Atrix + Lapdock. Пользователи смогут пользоваться одним устройством в различных целях и всегда иметь под рукой все необходимые файлы. Второй способ носить все свое с собой в этом плане - использование облачных сервисов типа DropBox. Наиболее вероятно, что в будущем такие сервисы станут неотъемлемой частью операционной системы. Сейчас уже можно отметить Linux ubuntu и встроенный сервис для хранения данных в удаленном облаке Ubutnu One, а также соответствующую систему для iOS под названием iCloud. Там можно будет хранить и резервную копию всей системы, чтобы потом легко вернуть свой компьютер в рабочее состояние после вирусной атаки или сбоя. Мы живем в мире, где закон Мура уже практически перестал действовать, а до разработки полностью другой архитектуры компьютеров еще далеко, поэтому дальнейшее наращивание вычислительной мощности и производительности каждого отдельного ПК в ближайшее время будет нецелесообразным. Фактически, с неким технологическим насыщением мы столкнулись уже сейчас: всем понятно, что выпускать домашние ПК с 8 или еще большим количеством ядер центрального процессора и терабайтом оперативной памяти - тупиковый путь. Поэтому в будущем все больше персональных компьютеров будет превращаться по сути на терминалы для доступа к удаленным вычислительным мощностям. Больше не будет смысла покупать программы (или скачивать пиратские их версии с торрентов) - можно будет за копейки арендовать необходимое программное обеспечение ровно на такой промежуток времени, который необходим для выполнения поставленной задачи. Делаете диплом - покупаете доступ к офисному пакету на месяц или два, нужно провести математические расчеты - оплачиваете пользование каким-либо онлайновым математическим программным пакетом, хотите смонтировать видеоролик или создать новый трек - и это можно сделать с помощью онлайн-приложений. Весь базовый функционал будет бесплатным (например Google Docs), а доплачивать придется только за расширенные функции. Интернет будет становиться все быстрее и передача больших объемов данных не будет проблемой. Чуть позже сотрется разница между различными операционными системами, поскольку от них потребуются только наличие драйверов для оборудования и браузера. Фактически не будет смысла в разработке программного обеспечения под конкретную ОС - все программы мигрируют в «облака» и не будет редкостью, когда один пользователь, например, будет занимать у друзей какую-то программу на время (это уже можно делать с цифровыми книгами, приобретенными в Amazon) , причем для этого достаточно будет просто "перетащить" иконку программы с экрана одного устройства на другое. Что касается интерфейса обмена между человеком и машиной, то развитие будет двигаться в сторону все большей интуитивности. Уже сейчас компьютеры способны понимать жесты человека, распознавать устную речь и письмо; в будущем эта технология разовьется еще больше (не будем забегать далеко вперед, просто дождитесь нового релиза Siri и аналогов этой системы на Android). Для примера хочу предложить просмотр видео с демонстрацией новой системы распознавания жестов Leap - скоро такими возможностями домашнего ПК уже никого не удивишь. mirnt.ru Компьютер будущего. 5 поколение компьютеров. Компьютер будущего: описание5 поколение компьютеров. Компьютер будущего: описаниеПервые электронно-вычислительные машины (ЭВМ), или компьютеры, были созданы в 30-40-х годах XX века. Их появление, собственно говоря, и знаменовало начало современного этапа развития информационных технологий. На данный момент повсеместно используется 5 поколение компьютеров, однако деление вычислительных систем на поколения весьма условно. Первое поколение ЭВМНачалом создания электронных вычислительных машин принято считать разработки немецких электронщиков, использовавших для вычислений электромеханические реле. Затем технологический прорыв совершили американцы, заменившие реле электронными вакуумными лампами.
Второе поколение ЭВМОсобенностью следующего поколения развития компьютеров является переход с вакуумных ламп на изобретенные в 1948 году транзисторы. Первый транзисторный электронно-вычислительный центр NCR-304 собран в США фирмой NCR в 1954 году, однако широкое распространение подобные компьютеры получили к 1960 году. Третье поколение ЭВМБазировалось на интегральных схемах (начало 1960-х). Иногда интегральную схему называют микросхемой, или чипом (chip в переводе с английского – "щепка"). C 1965 года был начат выпуск одной из лучших машин третьего поколения IBM/360, семейство этих машин состояло из семи моделей. Кстати, 5 поколение компьютеров принципиально не очень отличается от старичка IBM и является скорее эволюцией ЭВМ, чем революцией. Четвертое поколениеВозникновение четвертого поколения ЭВМ связано с усовершенствованием интегральных схем. В 1950 году американец К. Ларк-Горовиц (Lark-Horovitz) заострил внимание на возможности нейтронного легирования химического элемента германия. Этот метод в начале 60-х начали применять к кремнию: на его сверхчистых пластинах начали производить методом интегральной технологии так называемые большие интегральные схемы (БИС), затем – сверхбольшие интегральные схемы (СБИС):
Возникновение БИС и СБИС сделало возможным появление микропроцессоров. Пятое поколение ЭВМПо большому счету компьютеры пятого поколения и четвертого имеют столько общих признаков, что многие специалисты объединяют их в одно поколение. Принято считать, что к пятому относятся компактные персональные ЭВМ, предназначенные для работы одного-двух пользователей. Первый ПК «Альтаир 8800» фирмы MITS (Micro Instrumentation and Telemetry Systems) увидел свет в 1975 году. Годом позже свои "персоналки" Apple I (1976) и Apple II (1977) представила Apple Computer. После выхода культового ПК IBM PC в 1981 году персональные компьютеры окончательно покорили мир. Альтернативная точка зренияСпоры о том, корректно ли признавать 5 поколение компьютеров как нечто революционно новое, ведутся давно. Если разделять поколения ЭВМ по элементной базе, то выясняется, что даже между третьим и четвертым поколениями грань весьма тонкая, но здесь можно говорить хотя бы о появлении микропроцессоров. Сам термин «компьютеры пятого поколения» в настоящий момент является неопределенным и применяется во многих смыслах. Некоторые специалисты считают точкой отсчета создание двухъядерного ПК в 2005 году. Смартфон вместо ЭВМ?Аналитики часто рассуждают, каким будет персональный компьютер будущего – не суперкомпьютер для масштабных задач, а именно ПК. Нынешний этап развития информационно-коммуникационных технологий характеризуется чрезвычайно быстрым и почти одновременным развитием компьютерных сетей (особую роль сыграло возникновение всемирной сети Internet, на основе которой работает Всемирная паутина – World Wide Web) и мобильной связи. Причем современный смартфон вобрал в себя, по сути дела, все функции персонального компьютера. Как сетевые компьютерные технологии, так и технологии мобильной радиосвязи постоянно совершенствуется, поэтому грядущие перемены в краткосрочной перспективе серьезные аналитики видят в минимализации устройств без потери производительности. Если в настоящее время преобладают настольные (стационарные) ПК, которые постепенно вытесняются ноутбуками, лэптопами, ультрабуками и планшетными компьютерами, то вскоре всех их могут заменить компьютеры нового поколения на базе модернизированных смартфонов. Особую роль здесь должно сыграть появление гибких дисплеев, которые уже производятся в США и Японии с 2008 года. Кстати, гибкие гаджеты, которые складываются, как книга, либо их дисплеи сворачиваются в трубочку, уже созданы (в статье вы видите их фото). Компьютеры будущегоГлавные надежды в этом направлении связаны с оптическими (фотонными) ЭВМ. Идея оптических (фотонных) вычислений – вычислений, производимых с помощью фотонов, которые сгенерированы лазерами или диодами, – имеет достаточно давнюю историю. Преимущества очевидны: используя фотоны (движущиеся со скоростью света), возможно достигнуть несравнимо более высоких скоростей передачи сигнала, чем используя электроны (как в нынешних компьютерах). Это станет принципиальным прорывом в сфере hardware и позволит создать революционно новое (настоящее) 5 поколение компьютеров. Идея фотонной ЭВМ стала обретать материальную силу после того, как в Массачусетском технологическом институте (США) в 1969 году была предсказана, а в 1976 наблюдалась на опыте оптическая метастабильность. Для приборов, работающих на основе этог 10i5.ru КОМПЬЮТЕР. Концепты КОМПЬЮТЕРОВ БУДУЩЕГО. КВАНТОВЫЙ КОМПЬЮТЕР и оптический компьютер. Новые технологии для компьютеров будущего
Главную роль в работе компьютера играют электроны. «Оседая» в ячейках памяти и регистрах процессора, они формируют информацию, с которой работает пользователь. Но скорость электронов конечна и не очень велика. И время, которое необходимо электрону для прохождения по системе, становится решающей преградой в дальнейшем повышении производительности компьютеров. Выход можно найти либо в уменьшении размеров устройств, либо в новом подходе к их системам. И поскольку уменьшать размеры компьютера бесконечно нельзя - в ход идут новые алгоритмы работы и попытки заменить электроны другими частицами. Для задач, связанных с вычислением вероятностей, инженеры американской компании Lyric Semiconductor предлагают использовать процессоры, работающие на принципах байесовской вероятности. В подтверждение этого компания Lyric Semiconductor уже создала первый вероятностный процессор. Такие процессоры могут применяться в поисковых системах, биржевого прогнозирования и системах финансового моделирования, обработки медицинских и биологических данных. Новая технология позволяет распределить нагрузку между узлами системы, увеличить производительность и сократить время выполнения поставленных задач. Принцип распределения нагрузки используют при обработке больших массивов данных. При таком подходе множество компьютеров, связанных между собой, работают как единая система. Например, самый мощный процессор на сегодня имеет пиковую производительность в 24 TFlop/s, в то время как распределенная система научно-исследовательского вычислительного центра МГУ имеет пиковую производительность 420 TFlop/s. Также для повышения скорости вычислений все больше начинают использовать процессоры видеокарт. Преимущество в скорости графическим процессорам дает архитектура, разработанная именно для вычислительных операций. Используя специальное программное обеспечение, можно перенаправить основную вычислительную нагрузку с CPU на GPU. Тем не менее все ближе то время, когда кремниевые процессоры не смогут справляться с поставленными задачами, даже с учетом распределения нагрузок и использования архитектур графических и дополнительных процессоров. Выход может быть найден в концептуально новых системах, не ограниченных скоростью электронов. На данный момент активно ведутся разработки молекулярных устройств, оптических и квантовых компьютеров, а также ДНК-компьютеров. Сложность разработки таких систем заключается в необходимости перестроения всех основных узлов - центрального процессора, элементов памяти, устройств ввода и вывода. В основе молекулярных компьютеров лежат бистабильные молекулы, которые могут находится в двух устойчивых термодинамических состояниях. Каждое такое состояние характеризуется своими химическими и физическими свойствами. Переводить молекулы из одного состояния в другое можно с помощью света, тепла, химических агентов, электрических и магнитных полей. По сути, эти молекулы являются транзисторами размером в несколько нанометров. Благодаря малым размерам бистабильных молекул можно увеличить количество элементов на единицу площади. Другим достоинством молекул является малое время отклика, которое составляет порядка 10-15с. Сами бистабильные переключатели управляются световыми, электрическими импульсами или электрохимическими реакциями. Соединяют функциональные элементы нанотрубки или сопряженные полимеры. Другой тип компьютеров нового поколения также основан на молекулах, но уже молекулах ДНК. Впервые ДНК–вычисления были проведены в 1994 г. Леонардом Эдлеманом, профессором Университета Южной Калифорнии, для решения задачи торгового агента. В ДНК-компьютерах роль логических вентилей играют подборки цепочек ДНК, которые образуют друг с другом прочные соединения. Для наблюдения состояния всей системы в последовательность внедрялись флуоресцирующие молекулы. При определенных сочетаниях свечения молекул подавляли друг друга, что соответствовало нулю в двоичной системе. Единице же соответствовало усиленное свечение флюоресцентов. Возможно строить последовательности цепочек, в которых выходной сигнал одной цепочки служит входным сигналом другой. Главное достоинство такого компьютера - работоспособность внутри тела человека, что дает возможность, например, осуществлять подачу лекарства там, где это необходимо. Также такие компьютеры позволят моментально производить идентификацию заболеваний в организме. Еще два варианта КОМПЬЮТЕРА БУДУЩЕГО - фотонный и квантовый компьютеры. Первый работает на оптических процессах, и все операции в нем выполняются посредством манипуляции оптическим потоком. Преимущества такого компьютера заключаются в свойствах световых потоков. Скорость их распространения выше, чем у электронов, к тому же взаимодействие световых потоков с нелинейными средами не локализовано, а распределено по всей среде, что дает новые степени свободы (по сравнению с электронными системами) в организации связей и создании параллельных архитектур. Производительность оптического процессора может составлять 1013-1015 операций в секунду. На сегодняшний день есть прототипы оптических процессоров, способные выполнять элементарные операции, но полноценных и готовых к производству компьютеров нет. Квантовый компьютер основан на законах квантовой механики. Для выполнения операций квантовый компьютер использует не биты, а кубиты - квантовые аналоги битов. В отличие от битов, кубиты могут одновременно находится в нескольких состояниях. Такое свойство кубитов позволяет квантовому компьютеру за единицу времени проводить больше вычислений. Область применения квантового компьютера – переборные задачи с большим числом итераций. Все прототипы компьютеров будущего – ДНК-компьютеры, молекулярные и фотонные - разные грани одного целого - идеи создания полнофункционального квантового компьютера. Все микрочастицы, будь то кванты, атомы или молекулы - могут быть описаны волновой функцией состояния и подчиняются единым законам квантовой механики. Таким образом, работы над каждым типом компьютеров базируются на одном фундаменте. Но у них есть и общие проблемы. Необходимо научиться объединять частицы в совокупности и работать как с каждой частицей в отдельности, так и с совокупностью в целом. К сожалению, на сегодняшний день технологии не позволяют производить такие манипуляции. К тому же система управления должна поддерживать масштабируемость системы частиц, благодаря которой можно наращивать мощность компьютера. Решение этой проблемы станет очередным прорывом в науке. Над созданием квантового компьютера работают в лабораториях всего мира, в том числе и российских. Например, с 2001 года в Казанском физико-техническом институте начали вести работы в области квантовой памяти и на сегодняшний день исследуют новые твердотельные материалы, пригодные для хранения кубитов. Также решается задача длительности хранения информации, но пока что это время составляет всего несколько миллисекунд. Сергей Моисеев - ведущий научный сотрудник Казанского физико-технического института прокомментировал ситуацию с созданием квантового компьютера так: «Насколько я себе представляю, дело в том, что сложность этой проблемы была не сразу осознана. После того как был проведен первый цикл исследований, были сформулированы проблемы, в том числе и физические, которые предстояло решить. На данный момент создание квантового компьютера напоминает своего рода современный Манхэттенский проект. Цель - создать квантовый компьютер, оперирующий 1000 кубитами, с возможностью его масштабируемости». Однако развитие квантового компьютера тормозят не только технические проблемы, но и экономические. Долгое время на решение этой задачи выделялось крайне мало средств, особенно в России. Инновационный проект, в случае его успеха, начнет приносить доход лишь спустя длительное время, при этом на этапе стартапа требуются крупные капиталовложения. Сейчас, когда преимущества квантового компьютера стали очевидны, начали появляться и инвестиции, но их доля относительно других отраслей по-прежнему невелика. Что же касается текущей ситуации в мире, то уже есть модель, работающая на двух кубитах. Конечно это не 1000, к которым стремятся ученые, но он уже может найти множители, на которые разлагается число. Потенциал же килокубитного квантового компьютера огромен. Он сможет за минуты просчитывать данные, на которые у нынешних систем уйдут годы, а то и десятилетия. С точки зрения информационной безопасности, как только будет построен квантовый компьютер, все системы защиты данных с открытым ключом рухнут, так как квантовый алгоритм позволяет быстро взломать коды. Самый производительный современный компьютер, если и решит эту задачу, то за несколько лет. Сегодня криптозащита держится только по той причине, что квантовый компьютер находится в самом начале своего развития и 2-3-х кубитов не достаточно для взлома шифров. Предвидя такое развитие событий, компании задумываются о квантовой криптографии, против которой компьютер нового поколения будет бессилен. Особенность квантовой криптозащиты в том, что при попытке «подслушать» информацию она разрушается по закону неопределенности Гейзенберга. Таким образом, при попытке получить доступ к зашифрованному потоку, информация в нем будет утеряна. Однако не стоит считать неуязвимость квантовой криптозащиты абсолютной, как и в любой системе, в ней есть свои слабые места. На данный момент в Швейцарии уже действует квантовый интернет, уже три года сеть протяженность 100 км связывает Женеву и Цюрих. В основе передачи информации такой сетью лежит квантовая сцепленность – явление, при котором квантовые состояния двух или более объектов влияют друг на друга, даже если они разнесены в пространстве. Достоинство сети - в ее безопасности. При попытке получить доступ к трафику сети извне сигнал искажается, что сигнализирует принимающей стороне о попытке перехвата. Для того чтобы проложить такой интернет на больших расстояниях, требуется квантовый репитер, который будет пересылать сигнал, и в Европе уже созданы сообщества по работе над ним. Специалисты утверждают, что ближайшая реализация квантового компьютера - система finger printing в научном мире известная, как метод характеристических признаков. Она будет содержать примерно 20-30 кубитов и предназначена для выделения «струны» – последовательности данных из базы данных, содержащей небольшой бит информации с некими характерными признаками. И если сравнить эту «струну» со «струной» из другой базы, то с определенной долей вероятности можно определить, одинаковые эти базы данных или нет. В течение нескольких ближайших лет фирма HP собирается представить такой компьютер, работающий на квантовых точках. Нити с определенной вероятностью довольно точно описывают исходную базу. И если две выбранные последовательности признаков совпадают, то можно предположить, что и исходные базы данных одинаковы. Например, при сканировании сетчатки глаза в системе контроля доступа можно снимать информацию не обо всей сетчатке, а только определенные параметры. Совокупность таких параметров и будет «струной». При последующей идентификации можно снять те же параметры с представленной сетчатки и, если последовательности параметров совпадут, можно предположить, что сетчатки одинаковы, а стало быть - принадлежат одному человеку. Квантовый компьютер не будет конкурентом нынешним, скорее, он предназначен для решения задач с огромным количеством исходной информации и большим числом переменных. Такие задачи характерны для систем криптографии и безопасной передачи данных, биологии и медицины, моделирования квантовых систем, оптимизации различных процессов. Так что лиха беда начало! venture-biz.ru |
|
||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||
|
Современные КОМПЬЮТЕРЫ работают все медленнее, не справляясь с задачами, которые ставит перед ними человек. Ученые уже разрабатывают вероятностные процессоры, молекулярные и биологические, оптические компьютеры и квантовые компьютеры, которые придут на смену устаревшим устройствам.
