Естествознание. Базовый уровень. 11 класс - Сергей Титов

К середине 50-х гг. усовершенствование ламповых ЭВМ приблизилось к своему пределу. Тогда начались работы по производству транзисторных компьютеров.

Рис. 251. Перфолента

Транзистор – это устройство, которое выполняет в принципе те же функции, что и электронные лампы, т. е. выпрямление и усиление электрического тока, но не сравнимо с ними по размерам. В основе работы транзистора лежат полупроводники, о которых мы уже говорили в главе 2. Полупроводники занимают промежуточное положение между проводниками и диэлектриками и могут менять своё электрическое сопротивление в зависимости от температуры и действующего на них электрического поля. Ввиду того что многие химические элементы и соединения (например, кремний) по самой своей природе являются полупроводниками, их кристаллы, обладающие микроскопическими размерами, можно использовать вместо громоздких электронных ламп. Первая машина, работавшая преимущественно на транзисторах, была изготовлена в 1958 г., в ней было 56 тыс. транзисторов, но всё ещё 440 электронных ламп. Превосходя ENIAK по компактности, она значительно уступала ему по быстродействию.

Однако настоящий прорыв в электронной технике был совершён после введения в употребление интегральных схем или микросхем. Если раньше детали электронной системы (транзисторы, сопротивления, конденсаторы) располагались порознь на отдельных платах, то теперь был разрешён вопрос, как в минимум места вместить максимум компонентов. Независимо друг от друга две фирмы догадались разместить все эти детали на одном монолитном кристалле из полупроводникового материала – германия или кремния. Патент на изготовление таких микросхем был выдан в 1959 г.

С применением микросхем размеры электронных приборов от ЭВМ до телефонов стали стремительно уменьшаться. Одним из определяющих факторов, влияющих на размер схемы и скорость проведения в ней сигнала, является величина, называемая линейным разрешением, которая определяется минимальным размером элементов и расстояний между ними. За последние 20 с небольшим лет эта величина уменьшилась примерно в 100 раз. Если в первых персональных компьютерах, созданных в 80-х гг. XX в., она составляла 1–3 мкм, то в скором будущем предполагается довести её до 10 нм. Помимо уменьшения размеров новые технологии позволили во много раз повысить скорость работы вычислительных машин. Если для осуществления одной операции первым электронным ЭВМ требовалось порядка0,001 с, то современные компьютеры справляются с этой задачей менее чем за одну триллионную долю секунды (0, 000 000 000 001 с).

Рис. 252. Стивен Джобс

Появление интегральных схем привело к идее создания персональных компьютеров. Первый такой компьютер был собран двумя молодыми американскими техниками Стивеном Джобсом (1955–2011) и Стивеном Возняком в 1976 г. в своём гараже (рис. 252). Они назвали его «яблоком» (Apple). Впоследствии это название закрепилось за фирмой (Apple Macintosh). Испугавшись конкуренции, фирма IBM активно взялась за разработку нового типа компьютерного процессора и в 1981 г. представила свой персональный компьютер, который так и назывался IBM PC. Через два года фирма выпустила новую модель PC XT с жёстким диском – винчестером ёмкостью (теперь это кажется смешным!) 10 Мбайт, а ещё через год появился новый тип персонального компьютера – АТ, который превосходил по производительности предыдущую модель в 5 раз. Началась эпоха персональных компьютеров, в ходе которой возникли ноутбуки, смартфоны, всякого рода навигаторы и прочие чудеса, за которые ещё пятьдесят лет назад даже писателей-фантастов обвинили бы в избытке фантазии.

1. Что побудило человечество заняться интенсивной разработкой вычислительной техники?

2. Каков был принцип работы ЭВМ первого поколения?

3. В чём сказалось преимущество ЭВМ, работавших на электронных лампах?

4. Что представляет собой микросхема? Почему использование микросхем позволило совершить прорыв в развитии электронной техники?

5. Каковы современные достижения фирм IBM и Apple Macintosh?

Зайдите на сайт http://computer-museum.ru (Виртуальный компьютерный музей). Выберите интересующий вас раздел, сформулируйте тему и подготовьте сообщение или презентацию.

Предложите собственную классификацию компьютерной техники, существующей в настоящее время. Какие критерии вы выбрали для создания этой классификации?

§ 74 От вычислительной машины к искусственному интеллекту

Робот никогда не заменит человека!

Вопрос о возможности создания искусственного интеллекта в первую очередь упирается в определение самого понятия «интеллект». В некоторых случаях под этим словом понимают способность к разумному рассуждению, к умению правильно применять законы логики и математики. Согласно другому мнению, понятие интеллекта является более широким и включает в себя интуицию, способность использовать для решения задачи ассоциации из совершенно других областей знаний и использование решений, формально противоречащих логике, но дающих требуемые результаты. В современных исследованиях этот термин обычно используется в первом смысле. Существует даже мнение, что в русском и английском языках это понятие используют по-разному. Искусственный интеллект – это одна из новейших областей науки. Первые работы в этой области начались после Второй мировой войны, а само её название было предложено в 1956 г. Искусственный интеллект – это компьютерная наука, а создаваемые ею технологии являются информационными технологиями. Задача этой науки – создание искусственных технических устройств, способных к разумным рассуждениям и действиям. Важным отличием устройств, обладающих искусственным интеллектом, от обычных компьютеров должна быть их способность не только использовать заложенные в них программы, но и способность видоизменять эти программы и создавать новые для решения очередных задач.

Проблема создания искусственного интеллекта имеет древнюю историю. Она начинается задолго до появления даже самых примитивных ЭВМ и основана на вере человека в научно-технический прогресс, а ещё раньше – в силу магии. Первыми носителями искусственного интеллекта были античные или средневековые создания вроде сделанных из золота девушек, которые прислуживают Гефесту в «Илиаде»:

Навстречу ему золотые служанки Вмиг подбежали, подобные девам живым, у которых Разум в груди заключён, и голос, и сила, которых Самым различным трудам обучили бессмертные боги.

Существует также много средневековых легенд о чудовище, созданном Франкенштейном, глиняном великане Големе и др. Сразу надо обратить внимание на то, что эти «искусственные интеллектуалы» не являлись мыслящими существами в полном смысле слова. Они были запрограммированы на выполнение заданий определённого типа. Первые механические счётные машины тоже считали в какой-то степени интеллектуальными системами. В 1642 г. Блез Паскаль создал механическую вычислительную машину, о которой писал, что «арифметическая машина производит эффект, который кажется более близким к мышлению по сравнению с любыми действиями животных», а Лейбниц пытался создать механическое устройство, которое могло бы выполнять операции не только над числами, но и над понятиями.

Фантазия писателей очень часто способна опережать действительность. В 1921 г., задолго до появления первых примитивных ЭВМ чешский писатель-фантаст Карел Чапек пишет фантастическую пьесу «R.U.R.», где описывается корпорация, производящая человекоподобные устройства для выполнения любых работ. Чапек назвал их роботами, и это слово навсегда вошло в наш обиход.

В 1950-х гг. проблема создания мыслящих машин стала активно обсуждаться, так как стали появляться первые ЭВМ. Одним из первых, кто всерьёз пытался заняться этим вопросом, был английский математик и логик Алан Тьюринг (1912–1954). Хотя Тьюринг скончался до появления первых ЭВМ, он успел много сделать для теоретических предпосылок создания искусственного интеллекта. Его основные соображения по этому вопросу были изложены в статье «Может ли машина мыслить?», опубликованной в 1951 г. Для того чтобы точно определить смысл выражения «мыслить», Тьюринг предложил критерий, ставший хорошо известным под названием «тест Тьюринга». Тест состоит в следующем.

«Человек взаимодействует с одним компьютером и одним человеком. На основании ответов на вопросы он должен определить, с кем он разговаривает: с человеком или компьютерной программой. Задача компьютерной программы – ввести человека в заблуждение, заставив сделать неверный выбор».