Современные средства накопления информации

Современные средства накопления информации. Общие введения. Персональные компьютеры, объединенные в сети, позволяют десяткам и сотням пользователей легко обмениваться информацией и одновременно получать доступ к общим базам данных.

Средства электронной почты дают возможность пользователям компьютеров с помощью телефонной сети посылать сообщения в другие города и страны и получать информацию из крупных банков данных.

Такая оперативная компьютерная связь вместе с системой " Интернет" интенсивно развивается и охватывает одновременно колоссальное число пользователей.

Однако по объему накопленной информации и скорости ее обработки возможности персональных компьютеров все же ограничены. На персональном компьютере можно хранить до нескольких Гбайт данных (1 Гбайт составляет около 400 млн. страниц текста среднего формата) и получать к ним доступ за сотые доли секунды. Но во многих отраслях знаний и экономики требу¬ется обрабатывать еще большие объемы информации и с еще большей скоростью.

К таким отраслям относятся банковское дело, системы резервирования и реализации авиа- и железнодорожных билетов, служба метеопрогнозирования и т.п. На персональном компьютере можно легко создать базу данных индивидуаль¬ного пользования с названиями и краткой характеристикой периодических изданий в какой-либо предметной области. Но для создания базы данных, в которой хранились бы рефераты статей и тем более их тексты и к которым одновременно могли бы обращаться сотни пользователей, потребуются уже большие ЭВМ Память человека и память ЭВМ. Память — несомненно, один из важнейших атрибутов человеческой сущности, делающих человека человеком.

Развитый, утонченный и вместе с тем изощренный аппарат памяти, пожалуй, это основное, что выделяет человека среди других представителей живого мира. Не только запоминание окружающего (это неосознанно делают и животные), но и воспоминание, логическое осмысление, многократное обращение сознания к хранилищу памяти и извлечение из него всего того, что нужно в данный момент, — на это способен лишь человек, наделенный разумом.

Сегодня ЭВМ стала своего рода эпицентром, ядром развертывающейся на наших глазах информационной революции. Она же стала и главным инструментом, с помощью которого осуществляется управление информационными потоками. Так в общих чертах выглядит современная картина. О памяти ЭВМ известно гораздо больше, чем о памяти человека, его сознательной и бессознательной деятельности. Надпись "Познай самого се¬бя", начертанная у входа в дельфийский храм Аполлона, актуальна и по сей день. Память человека обладает индивидуальными, многогранными, удивительными и большей частью не объясненными пока свойствами.

Цицерон считал, что "для ясности памяти важнее всего распорядок; поэтому тем, кто развивает свои способности в этом направлении, следует держать в уме картину каких-нибудь мест и по эти местам располагать воображаемые образы запоминаемых предметов". Примерно по такому принципу построена и оперативная память ЭВМ. Из приведенных образных сравнений понятно, что память ЭВМ по многим параметрам отстает от мозга человека.

И мы непременно "должны учиться у природы и следовать ее законам", как утвер¬ждал Н. Бор. И творческая, и подсознательная деятельность, и другие ее виды, часто объединяемые одним словом "чувство", применительно к памяти ЭВМ можно отнести к искусственному интеллекту, находящемуся в настоящее время на начальной стадии развития. Высокая плотность записи, большая емкость памяти, высокое быстродействие, способность восприятия и аналоговой, я цифровой информации, возможность оперативного доступа к данным, сочетание адресного и ассоциативного поиска, объединение последовательного и параллельного принципов ввода-вывода информации, отсутствие механически перемещающихся узлов, высокая долговечность и надежность хранения — вот те основные качества, которыми хотелось бы наделить разрабатываемые долговременные запоминающие устройства.

Проблемы повышения информационной плотности.

Большинство моделей ЭВМ, от мини-ЭВМ до сложных вычислительных комплексов и систем, содержит внешние запоминающие устройства, которые базируются в основном на магнитной записи. Прогнозы специалистов показывают, что на ближайшую историческую перспективу устройства магнитной записи останутся доминирующими на мировом рынке информационной техники. Себестоимость внешних запоминающих устройств по срав¬нению с себестоимостью других устройств современных ЭВМ, относительно велика.

Поэтому их совершенствование направлено, с одной стороны, на снижение себестоимости, а с другой — на повышение качества записи и воспроизведения информации. С развитием средств вычислительной техники растет, и будет расти спрос на запоминающие устройства небольших размеров, способные хранить большой объем информации. В этой связи проблема повышения информационной плотности записи — одна из важнейших в современных запоминающих устройствах большой емкости. Проблемы воспроизведения живого образа Цифровая звукозапись и согласующееся с ней магниторезистивное воспроизведение - реальные средства приближения к воспроизведению тембрового богатства и соловьиного пения, и большого оркестра, т. е. реальные средства для последовательного, поступательного приближения к воспроизведению живого образа того или иного объекта.

Голографическая память. Голографическое запоминающее устройство позволяет практически реализовать все те особенности, которые присущи человеческому мозгу, а также дополнить их возможностями цифровых ЭВМ. А чисто технические потенции этих устройств, разумеется, неизмеримо богаче, чем возможности мозга. Нейронные сети. По своей сути нейрокомпьютер является имитацией человеческой нейронной сети. Поэтому стоит сделать ряд замечаний об устройстве головного мозга.

Основная элементарная ячейка мозга — нейрон — имеет объем всего лишь 10^-3 мм3 и массу 10^-6 г. Нервная ткань, покрывающая полушария головного мозга слоем толщиной в несколько миллиметров, окрашена в два цвета.

Серые нейроны окружены белыми отростками — аксонами и дендритами, которые проводят нервные импульсы к другим клеткам. Нейрон взаимодействует с нейроном, посылая ему электрический сигнал — нервный импульс. Помимо электрической, нейрон обладает еще и химической активностью. При этом для Дальней связи служит длинный отросток нейрона - аксон, который способен усиливать сигнал и передавать его без затухания со скоростью до 100 м/с и выше. Дендриты служат в основном для приема сигналов, хотя могут с затуханием передавать сигнал до мишени на небольшие расстояния.

Используя терминологию вычислительной техники, можно Лазать, что нейрон является бинарной ячейкой. Он может находиться либо в возбужденном, либо в невозбужденном состоянии. Наибольший интерес представляет то, как ему удается изменять свое состояние в результате взаимодействия с другими нейронами и клетками. Сам по себе нейрон не генерирует никакого выходного сигнала, пока суммарный входной сигнал не превышает определенной пороговой величины. Если же порог превышен, то нейрон начинает посылать сигналы другим нейронам.

В нейронной сети полезная информация запоминается не отдельными нейронами, а группами нейронов, их взаимным состоянием. Можно считать, что каждый нейрон в большей или меньшей степени связан примерно с 10 нейронами. Принимая внешнюю информацию и обмениваясь внутри головного мозга, каждый отдельный нейрон имеет возможность последовательно приближаться к принятию в сложной внешней обстановке правильного решения и переходу в нужный момент в нужное (возбужденное либо невозбужденное) состояние.

При этом человеческий мозг в целом также имеет возможность последовательно принимать правильные решения. 7. Мультимедийные системы и виртуальный мир В 90-е годы создаются на базе персональных компьютеров мультимедийные системы со все возрастающим влиянием их на различные сферы деятельности. Попытаемся рассмотреть их с точки зрения диалектического единства и борьбы противопо¬ложностей. Но прежде всего о самом предмете рассмотрения и о том, как его представляют популярные периодические издания, чаще всего в рекламных целях.

Мультимедиа — это объединение нескольких каналов передачи информации от машины к человеку: звук, изображение, реже — движение реальных предметов. Подразумевается и обратная связь — действия человека должны напрямую и существенно влиять на ход событий в системе. Разработчики современных мультимедийных систем стремятся к возможно более точному моделированию реальности, созданию виртуального мира, в котором человек мог бы совершать то, что недоступно ему в реальности, и в котором он занимал бы ведущее место.

Для этого прилагаются всевозможные усилия. Так, создан специальный шлем, позволяющий получить сразу несколько преимуществ: улучшенное восприятие стереофонического (объемного) звучания, возможность создания стереоскопического изображе¬ния. Специальные датчики следят за поворотами головы человека, и на мини- дисплеях меняется видеоинформация перед его глазами сообразно той картине, которую он должен увидеть, повернувшись.

Создание искусственной информационной природы — мультимедийной среды с ее альтернативной реальностью — виртуальным миром — имеет в определенном смысле те же характерные признаки. Исходная задача создания искусственной информационной природы заключалась, прежде всего, в управлении машинами. В качестве примера можно привести первый автоматический регулятор паровой машины Уатта. Усложнялась конструкция машин, и вместе с этим становились все сложнее устройства управления, многие из которых по "интеллектуальным" возможностям превосходят даже самого подготовленного специалиста.

Профессионалы создают устройства управления микроклиматом жилища, различными средствами транспорта и технологическими комплексами. Программирование работы устройств искусственной информационной природы требует знания не только возможностей технических средств управления, их структуры и специфики, но и свойств рецепторного и рефлекторного аппаратов человека, а также законов психологии восприятия визуальных, акустических и тактических образов.

Программы функционирования таких устройств довольно сложны и доступны лишь узкому кругу специалистов. И вне всякого сомнения развитие работ в данном направлении вполне органично вписывается в более общую проблему совершенствования мультимедийных систем — именно в этом проявляется их неоспоримое положительное качество. Стремительный рост информационного потока активизирует защитную реакцию человека, и неосознанно начинает появляться желание отгородиться от внешнего информационного воздействия: люди нашего поколения, как никогда ранее, почувствовали усталость от различного рода политической информации и прежде всего от явных идеологических спекуляций.

В этом за¬ключается одна из причин чрезвычайно большой популярности современной аудио- и видеотехники, позволяющей в определенной степени отгородиться от внешнего информационного потока.

Но при этом не нужно забывать, что. индивидуальные устройства памяти любых любимых видео- и аудиосюжетов выбираются из общего идеологического "корыта", заполняется которое чаще всего зарубежными "доброжелателями", преследующими вполне определенные политические цели. В той или иной мере всем понятна опасность и страшная губительная сила ядерного, химического и бактериологического оружия, поражающего тело, но остается пока незамеченным другое оружие также массового поражения, которое поражает душу человека, делая его одиноким и беззащитным в придуманном им виртуальном мире. В этом одно из сильных проявлений отрицательного начала мультимедийных систем.

Означает ли это, что следует ограничивать новые возможности мультимедийных систем? Конечно, нет. Известно, что нож в руках хирурга — добро, а в руках бандита — зло. Полезно помнить, что мультимедийные системы только при разумном их использовании могут непременно способствовать развитию личности и общества.

Следует ожидать, что наиболее вероятное использование мультимедийных систем будет не игровым, а научным и учебным, способствующим упрощению и облегчению сложного процесса познания действительности.