Зачем нужны машины? Исторический очерк на тему вычислительной техники

 
672 просмотров
Зачем нужны машины? Исторический очерк на тему вычислительной техники

Природа миллионами лет создавала человека, тысячами и тысячами связей скрепляя его с условиями жизни. Человек развивался и одновременно развивались и усложнялись орудия, которыми он работал, накапливался и осмысливался его трудовой опыт, прогрессировали формы кооперации и разделения труда.

  Эти последние достигли в мануфактуре такого развития, что труд дробился на множество зависимых друг от друга операций, выполнение каждой доводилось до автоматизма, а весь коллектив действовал в совокупности как живой прообраз будущей машины.
  Так созревали условия для возникновения машинного производства.
Машина взяла на себя сначала двигательную функцию, а затем и функцию управления орудием труда, сделав уделом рабочего целый комплекс новых обязанностей: ее включение и выключение, контроль за режимом работы, наладку и ремонт и тому подобное.

292531875
  Ныне человечество живет и работает и окружении самых разнообразных машин. Они строят дома, обрабатывают металл, добывают руду и уголь. С немощью машин мы преодолеваем огромные расстояния, раскрываем тайны океана и Земли, бороздим просторы космоса

kosmocomp
  Стремительное развитие техники обрушивается на нас столь быстро, что человеческий организм вынужден мобилизовать все свои скрытые ресурсы и возможности, чтобы сохранить способность к разумному действию. Преодолеть намечающийся разрыв между органическими возможностями человека и бурным развитием техники помогло рождение новой наукикибернетики.

chto_takoe_kibernetika_nauka-_rasshiryayushaya_granici_vozmozhnogo
  Кибернетикамолодая наука. Она возникла в 40х годах прошлого столетия и, по словам одного из ее основоположников американского ученого Норберта Винера, родилась из изучения «пограничных зон наук, где для опытного исследователя открываются богатейшие перспективы«. Кибернетика и автоматика начали механизацию умственного труда. Работа оператора и контролера, счетчика и диспетчера и многие другие работы, отнимавшие у человека много умственных и физических сил, стали выполняться «думающими» автоматами.
Эпоха таких автоматов началась с создания электронных вычислительных машин, которые взяли на себя утомительную счетную работу. И делают они ее быстрее и точнее, чем человек. В этой связи показателен такой пример. Английский математик Шенке более 150 лет назад взялся определить с большой точностью число Пи. Затратив 15 лет работы, Шенке вычислил Пи с 707 знаками после запятой.

pi
  В 1949 г. эту задачу предложили решить одной из первых вычислительных машин. Менее чем за сутки машина справилась с задачей и даже перевыполнила ее: число Пи было вычислено с 2048 десятичными знаками. 15 лет однообразной работы мозга человека и 24 часа работы машины, а количество знаков у машины почти в 3 раза больше!
История науки знает немало примеров, когда на поиски доказательства одной теоремы тратилось много лет и даже десятков лет упорного труда лучших математиков мира. Поручив машине производить решение сложных и трудоемких математических задач, человек сэкономил время для всецело творческого труда.
Но не только эти задачи можно поручать вычислительной машине. Человек разглядел путь к расширению ее возможностей и оказалось, что вычислительная машина пригодна также для решения неожиданно широкого класса задач. Конечно, не всякую задачу можно поручать машине. Ей доступны только те из них, которые подчиняются четким математическим правилам, законам формальной логики.
Возникнув прежде всего как средство автоматизации сложных и трудоемких вычислений, электронновычислительные машины сегодня становятся своего рода «мозгом» современной автоматики. Они позволяют управлять процессом производства наилучшим способом, при самых малых потерях энергии, материалов и времени.
Электронновычислительные машины помогли решить такие современные проблемы, как проникновение вглубь вещества и в атомное ядро, управление процессом ядерного синтеза, и многие другие. Без электронных машин не была бы осуществлена давняя мечта человеказапуск и вывод на орбиту искусственных спутников и космических кораблей.

Для того чтобы вывести ракету на расчетную орбиту, необходимо переработать огромный объем информации в считанные секунды. Машины проверяют и оценивают надежность работы всех устройств корабля, уточняют орбиту ого движения, рассчитывают поправки и подготавливают необходимые данные в процессе полета.
Кибернетика за все время своего существования стала чрезвычайно разносторонней. Физики и математики, биологи и медики, инженеры и агрономы пользуются услугами современных компьютеров. Они все больше вторгаются в деятельностьчеловека как верные помощники, освобождая его от сложных расчетов, от напряженного, часто однообразного труда.
Появились машины, «поведение» которых подобно поведению человека, машины, способные говорить и читать, играть и планировать, обучать и ориентироваться в обстановке. И сейчас разрабатываются машины, обладающие чертами личности, и машины, которыми управляют другие машины.
И в этой связи часто можно слышать вопрос: неужели человек отдаст машине все, что является ого законной гордостью, все, что отличает его от остальных живых существ на нашей планете? Думается, это вряд ли произойдет. Человек создает машину для своих нужд, удовлетворение ихцель любой машины. Уберите эту цельи любая машина станет в тупик.
И тем не менее работы, проводимые в этих направлениях, представляют интерес, ибо человек непрерывно растет вместе с творениями своих рук. Прикладывая их к тому, что дает ему окружающая природа, человек преобразовывает мир, неустанно стремится к самоусовершенствованию.
И какие бы новые задачи ни вставали перед наукой будущего, ясно одно: единственный предел возможностей самой умной машины не в ней самой, а в мыслях и фантазии людей, ее создающих.
Перед наукой и техникой десятилетиями стояли нерешенные проблемы. Человеческий гений мог их поставить, однако решить был не в силах: уж очень ограничены возможности человека в расчетахмедленно, слишком медленно считает он.Облегчить труд людей, создать механического помощника для своего разумадавняя мечта человека.

Leibnic
Впервые принцип суммирующих машин был предложен Б. Паскалем в 1642 г. Основными деталями его счетной машины являлись вращающиеся зубчатые колеса и шестеренки. Впоследствии этот принцип стал использоваться почти в каждой счетновычислительной машине. Сначала была создана более совершенная, чем у Паскаля машина Лейбницем, затемпетербургским инженером В. Т. Однером.

arifmometr 42_big

 

 

 

 

 

 

 

В наши дни на смену механическим приспособлениям пришла электронная техника, однако основной принцип построения машин со времен Паскаля остался неизменным.

Eniac
Первая электронновычислительная машина «Эниак» была создана в 1946 г. Предназначенная для расчетов траекторий снарядов, она была громоздка, считала очень медленно. «Эниак» могла производить одно сложение за 2 десятитысячные доли секунды, одно умножениеза 28 десятитысячных секунды и одно делениеза 6 тысячных секунды.

Мало того, она постоянно выходила из строя и прежде всего по вине электронных ламп, которых в ней было 18 тыс. «Никогда в жизни мне не приходилось спать и завтракать так, как в течение тех месяцев, когда мы по двадцать четыре часа просиживали у вычислительных машин, сменяя друг друга, — вспоминал математик Г. Эванс. — «Эниак«, на котором мы работали, оказался довольно капризной машиной. Постоянно какиенибудь лампы или контуры выходили из строя и нам приходилось простаивать«.

foto-2420-1120 perviy-computer-2

 

 

 

 

 

 

 

 

Конечно, первые компьютеры сегодня могут вызвать у нас только снисходительную улыбку. Но для того времени они являлись огромным достижением. Специалисты начали прикидывать, какие выгоды можно извлечь из машины, если использовать ее главное преимуществобыстроту работы. Прошло несколько лет, и оказалось, что задачи, предлагаемые машинам, резко усложнились, выросли и требования по надежности аппаратуры. Сотни тысяч ламп, громоздких и ненадежных, постепенно становились тормозом для развития вычислительной техники. Да и скорости вычислений явно не хватало.

919405032
Выход был один: заменить лампы полупроводниками. Так в конце 50х и начале 60х годов появилось второе поколение машин, созданных на основе полупроводниковых приборов. По сравнению со стеклянным баллоном полупроводниковый прибор выглядел лилипутом. У него обнаружилось много достоинств: малое потребление энергии, отсутствие охлаждения, компактность. Полупроводники миниатюрнее и надежнее. Логические ячейки стало легче собирать, да и считать машины стали быстрее. Ведь чем короче расстояние между ячейками, тем быстрее они обмениваются информацией. Быстродействие полупроводниковых машин выросло до тысяч и десятков тысяч операций в секунду.

Microscheme_001.t
Как и следовало ожидать, после бурного внедрения полупроводников в технику началось стремительное уменьшение размеров элементов. Сначала были созданы модульные схемы из малогабаритных активных и пассивных элементов. И, наконец, к концу 60х годов были созданы интегральные схемы, которые оказались способными заменить целую ячейку логической схемы вычислительной машины. Теперь специалистам не надо было думать над очередной конструкцией ячейки, они, применяя крохотные интегральные схемы, по кирпичику возводили машины третьего поколения. Теперь счет пошел на миллионы операций в секунду!
Компьютер мог складывать и перемножать десятки тысяч многозначных чисел в секунду. Но и в этих машинах обнаружилось слабое место. Раньше из строя выходил какойлибо элемент, теперь подводят соединения между интегральными схемами. Дополнительные задержки сигнала в соединениях между ними сильно понижают быстродействие вычислительных машин. И если теоретически электрический сигнал проходит через проводник длиной в 1 см за нс, то изза наличия дополнительных задержек скорость передачи сигналов становится значительно ниже скорости света. Сократить расстояние между элементами, а следовательно, уменьшить задержку прохождения сигналоввот основная задача, которую необходимо было решить.

chip-ibm
Дальнейшее развитие науки позволило ученым решить и такую сложнейшую проблему, как дальнейшее повышение быстродействия электронновычислительных машин. Как показали исследования, резко сократить число соединений между элементами можно, если использовать новые физические явления и перейти от микроэлектронных схем к функциональным.Теперь в одном монокристалле размещают не десяток схем, а сотни и даже тысячи. Естественно, что внутри таких схем соединительные линии будут микроскопически малы, и электрический сигнал от элемента к элементу пройдет значительно быстрее. Так интегральная схема превратилась в Большую интегральную систему, что вызвало к жизни новое поколение вычислительных машин. Полное торжество современной техники и явная победа лилипутов над великанами.

smartfon_zamena
Цифровые вычислительные машины более универсальны; перечислить все, что они могут выполнить, просто невозможно. Достаточно сказать, что они отличаются высокой точностью вычислений, прекрасно «запоминают» информацию, имеют полную автоматизацию вводавывода данных. Объединив преимущества аналоговых и цифровых вычислительных машин, ученые создали гибридные вычислительные машины. Такие машины состоят из двух составных частейаналоговой и цифровой и каждая решает свою задачу. Аналоговая часть машины решает ту часть задачи, где требуется достичь высокого быстродействия; цифровая же часть производит вычисления с большой точностью.

38 комментариев

    • fenchu:

      Думаю, что появление вычислительной техники — это появление нового измерения, автором которого является сам человек. А вот чем это «грозит» человечеству, покажет только время.

      • Malushka:

        Я вот поддержу ваше мнение… Знаете, если бы, допустим, машины (т.е. вычислительная техника) много лет тому назад не появилась, то, ИМХО, мы бы (человечество) жили и бедно, и неразвито также.

      • korvin:

        Развитие вычислительных машин развивалось одновременно со многими человеческими достижениями. Без информационных систем наш настоящий мир уже было бы сложно представить. С помощью автоматизации вычислений сэкономлены сотни лет, а может и тысячи, что позволило достигнуть больших высот во всех сферах мирового сообщества.

        • sweety:

          Возможно, что это и разрушит наш мир.. Человечество само себя изживает заменяя и автоматизируя все процессы.. А потом люди и сами уже, как зомби становятся.. Одна радость побегать за покемонами. Общество лишенное возможности думать постепенно деградирует.

      • Ivan2222:

        Чем это грозит и так понятно, достаточно посмотреть фантастические фильмы на эту тему.

      • Mihaylenko:

        А чем оно может грозить человеку? Человек сам создал это своим умом, а не наоборот. Поэтому люди смогут управлять и направлять вычислительную технику на свои нужды, для решения поставленных задач. Эта область должна прогрессировать, развиваться, как и любая другая. Иначе человечество остановится в своем развитии.

      • tatyna1984:

        Хотелось бы, чтобы человечеству, это грозило только хорошим. Ведь даже конкулятор придуман с целью, быстрее посчитать. Быстрей освободиться и выполнить работу.

    • VickyV:

      Очень познавательная статья! А главное заставляет задуматься, как мы, люди начала ХХI века, уже с трудом представляем себе жизнь и работу без машин, окружающих нас и ставших частью нашего быта. При том, что, по сути, зарождение этих же машин началось меньше чем 80 лет назад. А еще было прикольно вспомнить число Пи — я имею ввиду, вспомнить больше двух цифр после запятой)))

    • apupezig:

      За последний век наука сделала громаднейший рывок вперед, как раз благодаря вычислительным машинам. Потому что информация начала обрабатываться быстрее в тысячи раз. Соответственно, и развиваться стали быстрее. Трудно представить, что больше дальше, если все будет продолжаться в том же духе.

    • cilya:

      Вот он прогресс,от истоков где машины выполняли простейшие функции,до цифровых вычислительных машин.Можно сказать мы теперь живем в компьютеризированном веке,где цифровые машины умные и точные,и для их использования достаточно минимум движений человека.И ведь наука развивается…сейчас даже можно приобрести роботов с искусственным интеллектом.Главное не потерять грань,между человеческом разумом и его превосходством и машин которые уже умнее многих..

    • Slavnaja:

      Конечно сейчас никто себе представить не может жизни без телефона или компа…прогресс…но никому не кажется, что упрощая себе жизнь гаджетами мы что-то теряем? Живое общение например. Хотя может комфорт и стоит того.

      • kristar:

        Действительно,с появлением машин жизнь человека во многом стала лучше.Это и почти полная замена физического труда,и помощь в научной сфере,и улучшение бытовых условий жизни человека,и многое другое.

      • Antonsouth:

        Совершенно верно! Мы даже в гости друг к другу реже стали ходить! Сейчас с друзьями вместо того, что бы выбраться куда-то в город, мы общаемся в соцсетях и в скайпе! До смешного доходит — живем на одной станции метро и пишем друг другу в мессенджер. Развитие науки и технологий это безусловно хорошо, но и человеческие ценности нужно сохранять и развивать!

      • kristar:

        При постоянном увеличении численности населения нашей планеты машины играют пожалуй главную роль в урбанизации населённых пунктов.

      • kristar:

        Есть и достаточно много минусов,которые появились с возникновением механической и вычислительной техники.Пожалуй самый большой из них — это постепенное уничтожение экологии Земли.Недра нашей планеты неумолимо истощаются,причём невосполнимо.Об атмосфере,особенно в городах и говорить не приходиться.Вместо того,чтобы решать все эти проблемы у себя дома,люди лезут в космос.Ну и главное,что хотелось бы сказать.С появлением телевидения и связи мы утратили простое человеческое общение.Теперь не нужно встречаться,ведь доступна даже видеосвязь.Конечно же без всех этих технических благ мы уже не можем существовать.Единственное,что осталось у человека — это способность мыслить,в том числе нестандартно и выражать эмоции .Но если кибернетика,которая развивается семимильными шагами,и здесь заменит человека,то даже страшно подумать, к чему это может привести планету.

    • matroskinbarboskin:

      Достижения ученых в кибернетике и нанотехнологии просто поражают. С каждым годом появляются все более совершенные компьютеры и машины. Но в странах бывшего Союза до сих пор люди живут, извините за выражение, с удобствами на улице, про страны Африки я вообще молчу. Вывод один — в будущем кто будет умнее, тот и выживет.

    • Ната84:

      Даже страшно представить до чего додумаются наши ученые через пятьдесят лет.

    • ann1989:

      Очень необычные и красивые вычислительные машины!

    • nastya270121:

      Спасибо большое за статью, очень интересная, много нового узнала для себя, Особенно за первые вычислительные машины) Хорошо что наука не стоит на месте, мне сложно представить как обойтись без телефона, интернета и т.д.. Хорошо, что я родилась в конце 20 века))Сейчас живу на всём готовом)

    • Alinius:

      Машины настолько заполонили наш мир, что пройдет каких-то лет 30-40 и человеческий труд вообще не будет ничего стоить. Мир машин, мир искусственного интеллекта повсюду. Не страшно ли это? Возможно человек сам себе роет яму. Ведь мы самые неприспособленные к жизни на земле существа, мы самые легко язвимые и не защищенные. Человек очень наивен и глуп в своем убеждении, что он хозяин жизни на этой земле. Я так не думаю. 21 век конечно рулит, но что-то слишком бурными темпами. Машины облегчают нам жизнь, но темпы их роста в развитии, иногда меня настораживают. Опять-таки, моя личная точка зрения.

    • Andrew:

      На текущем этапе развития, вся техника развивается экспансионистским методом, увеличение мощности на кристалле, уменьшение кристалла. Пока не будет качественно нового подхода в развитии техники — ничем это нам грозить не будет, успокойтесь.

    • DrWatson:

      Появление кибернетики не вызвало качественного скачка — все великие изобретения произошли раньше.

    • anastasija_555:

      Прогресс не стоит на месте! Однако никто не задумывался над тем, что в век высоких технологий наше общество становится тупее. И наши дети тому пример, школьники даже элементарное 2+2 вычисляют на калькуляторах. Мозговая деятельность у них отсутствует, и это только начало…

      • MAPYCbKA:

        Ну почему же отсутствует?
        Я в свое время делала из блокнота «считалку» Непера, неплохой был «калькулятор». И если ребенку потребуется, он два и два на пальцах сложит, отказываться же от прогресса — глупо. Тогда давайте не на самолетах летать, а пешком ходить.

    • Aleksey:

      Компьютер подразумевает под собой некий «вычислитель» т.е. прибор прибор который помогает вычислять, решать. Но ни как ни «творитель».
      Нужны ли роботы – конечно же «ДА». И освоение космоса, и продление жизни, и старение трудоспособного населения – всё требует внедрение роботов. Хорошо если наука пойдет по пути создания аватаров, а если по пути создания Франкенштейнов? Соблазнов у человека множество а интеллект + сила – вещь ОПАСНАЯ.

    • Valerka:

      Старшее поколение считает, что с появлением технологий молодежь тупеет и движется в непонятном направлении. Так что вы предлагаете, жить в каменном веке?

    • Hhayk:

      Мне представляется, что тематика затронута закономерно. Сейчас уже популяция тех, кто участвует в Интернет-общении, Интернет-познании и в Интернет-развлечениях почти совпадают с населением развитых и развивающихся стран. Лет 15 назад это было диковинкой, экзотикой, но вопросы такие тоже вставали. Я не удивляюсь, что поднимаются такие вопросы. И не удивляюсь тому, что агентство новостей может быть в авангарде запросов заинтересованных родителей, педагогов, детей, всех заинтересованных людей. И по мере возможности я могу попробовать ответить на вопросы. Я не могу сказать, что мною, моими аспирантами проведены все на свете исследования в этой области. Но у меня большой круг общения, я получаю литературу и думаю, что сравнительно неплохо знаю тенденции и результаты того, что делается в этой сфере в мире.

    • Hhayk:

      Как Вы считаете, сможет ли современный человек обойтись без средств связи, Интернета… Вызовет ли разлука с этими привычными вещами депрессию?

      • HardNews24:

        однозначно трудно сказать, но дискомфорт какое то время точно будет.

      • Yulkas:

        Не сможет уже современный человек обойтись без средств связи, интернета, Сами посмотрите у нас практически все сферы жизни завязаны на интернете: электронная очередь (и к врачам, и в садик, и загранпаспорт и т.д.), оплата услуг (в основном безнал). А без бесцельного серфинга в интернете человек вполне может обойтись.

        • nastya23:

          Прекрасно сможет!Раньше же как-то жили?!Просто сейчас,да,человечество помешано на технологиях,но случись любая катастрофа,в котором привычный Вам мир рухнет,и я уверена,что люди прекрасно смогут обходиться без всего этого!Вопрос в другом,готовы ли Вы будете к этому.

      • nastya23:

        О какой депрессии идёт речь!?Да,интернет в нашей жизни играет немаловажную роль,но всё не настолько же запущенно!Есть люди,которые жить не могут без выхода в соцсети,но их ведь не большинство!

      • tatyna1984:

        Человек ко всему привыкает. По началу первое время вазможно дипрессия будет. Но потом, человек найдёт себе другие увлечения и обсалютно перестанет страдать по этому поводу. К примеру, раньше не было вазможности связаться по интернету. Но были письма, почта, телеграф и человеку было достаточно. И в то время; почта, телеграф, вызывали такие же эмоции как и сейчас у нас интернет. Это обсуждалось и сравнивалось с более древними временами. Когда посылали гонцов, передать письмо или почтовых голубей. Машины, это сильное оружие, и с каждым годом человечество, пытается, всё больше и больше; упростить труд, сэкономить время, быстрее, сильнее. Это нормально. Самое главное разумность не терять и использовать всё во благо, а не наоборот.

    • Hhayk:

      Имеет ли, на ваш взгляд, смысл развитие современных технологий и в частности интернета. Это бесконечный процесс без цели или можно говорить о какой-то цели?

    • nastya23:

      Статья очень информативна и интересна!До чего же всё-таки дошёл прогресс!И это ведь ещё не конец,у нас всё еще впереди.Сколько ещё изобретут и придумают!Не согласна с предыдущим комментарием,насчёт того,что человек сам себе роет яму этими технологиями!Чтоб мы делали,не будь у нас такого обилия машин и техники?Я считаю,что машинизированный труд это очень даже хорошо!И Вы меня не переубедите!

    • Tasha-111:

      Когда — нибудь человечество захочет повернуть время вспять, остановит все машины и это поможет ему выжить.

      • AlekseyM:

        А мне кажется, что наоборот — роботы и машины облегчают людям жизнь, и в этом и заключается технический прогресс, благодаря которому человечество развивается и прогрессирует. Представьте себе мир без роботов и компьютеров, он же раньше и был таким, но жизнь была хуже и тяжелее.

    • bazuka:

      Я где-то читал прогноз футурологов, что к 2030 году в США, почти 40% выполняемой работы будет автоматизировано. Возникает вопрос, что тогда будут делать люди, которых заменят роботы? Опять устраивать восстание против станков, как луддиты в далеком 1811 году?

Добавить комментарий

наверх