Презентация по информатике на тему "Пятое поколение компьютеров. Шаг в будущее..."

Описание презентации по отдельным слайдам:

• 

  1 слайд

  Steps to the future...
  
  Пятое поколение
  

• 

  2 слайд

  Пятое
  «Пятое поколение» — Нанотехнологии. Компьютеры на основе отдельных молекул и даже атомов. Нейросети, моделирующие структуру нервной системы человека. «Биологические компьютеры». Отличительными чертами ЭВМ этого поколения являются - новая технология производства: отказ от архитектуры фон Неймана, переход к новым архитектурам и, как следствие этому, превращение ЭВМ в многопроцессорную систему ; новые способы ввода-вывода информации, удобные для пользователя (например, распознавание речи и образов, синтез речи, обработка сообщений на естественном языке); искусственный интеллект, то есть автоматизация процессов решения задач, получения выводов, манипулирования знаниями.
  

• 

  3 слайд

  Кубит…
  Канадская компания D-Wave Systems неожиданно заявила о начале поставок первого коммерческого квантового компьютера. Система получила название D-Wave One, она основана на 128-кубитном процессоре. Кубит — это основная единица информации в квантовом представлении, аналогичная биту в обычных компьютерах.
  
  «Нет, вы не спите, — говорится на официальном сайте компании. — D-Wave предлагает первую коммерческую квантовую компьютерную систему на рынке».
  

• 

  4 слайд

  Оптическое изобр 16-кубитного Ориона
  

• 

  5 слайд

  Квантовый процессор D-WAVE в 16- и 28-кубитной версии (слева)
  

• 

  6 слайд

  Мнения народа!
  Достижения современных информационных технологий и очевидная неизбежность появления в ближайшем будущем принципиально новых разработок порой тесно переплетаются со вчерашней фантастикой.
  Просмотр некоторых популярных сайтов, посвященных будущим компьютерным технологиям, показывает, что в Сети уже закладываются основы нанокомпьютерного сленга. Находим, например, что нанокомпьютер - это:
  • квантовый или механический компьютер нанометровых размеров с высокой производительностью;
  • компьютер, логические элементы которого имеют молекулярные размеры; контроллер наноробота должен быть нанокомпьютером;
  • компьютер микроскопических размеров, разрабатываемый на основе нанотехнологий.
  

• 

  7 слайд

  Главная загвоздка
  Разумеется, терминологические проблемы - не главное, чем озабочены сегодня исследователи, творцы нового компьютерного железа. Изменение физических свойств материалов при уменьшении размеров элементов, способы сборки устройств и их системной интеграции, возможность управления их функционированием и термодинамика наноустройств - эти и многие другие важнейшие проблемы составляют сегодня список горячих тем научных исследований и разработок, на поддержку которых правительства развитых стран и крупные корпорации выделяют огромные средства.
  Наноэлектроника, нанокомпьютеры, нанороботы и прочие «нано» не просто переведут информационные технологии на более совершенную элементную базу, но и создадут совершенно новые социальные проблемы, на фоне которых обсуждаемые сегодня клонирование животных или использование стволовых клеток покажутся не столь ужасными. С переходом к нано-уровню станет возможным снижение минимально допустимых размеров компьютера до субклеточного уровня. Плотность хранения информации в искусственных системах уже сейчас может превышать плотность информации, кодирующей наследственность человека.
  Уже понятно, что нанокомпьютеры будут развиваться одновременно по нескольким направлениям.
  Технически в настоящее время наиболее развито направление, в основе которого лежит использование электронных нанотранзисторов.
  
  

• 

  8 слайд

  Термодинамика нанокомпьютера
  Объемная плотность транзисторов в разрабатываемых интегральных наносхемах предельно высока. В таких условиях вопросы энергетики перспективного нанокомпьютера оказываются чрезвычайно важными.
  Ближе к воплощению путь, позволяющий ориентироваться на уже существующие принципы организации вычислительного процесса. Согласно принципу Ландауэра, при работе в рамках классической логики любое переключение транзистора приводит к выделению тепла. Из основного соотношения Ландауэра можно знать, что охлаждение процессора даже до температуры жидкого азота (77,4° К=-195,7С) не дает больших преимуществ, так как снижает лишь в четыре раза. Охлаждение до температуры жидкого гелия (4,2° К=-268,95С) понижает температуру вычислительного процесса примерно в сто раз. Одного кубического миллиметра жидкого гелия, расходуемого за 1 секунду при температуре 4,2 °К, будет достаточно для отвода тепла от машины с вычислительной производительностьюпримерно 5^1019 бит/с. Если предположить, что одновременно будет переключаться 100 млн. одноэлектронных транзисторов, то рабочая частота нанокомпьютера может быть выше 100 ГГц, а тепловыделение - лишь 3 мВт.
  

• 

  9 слайд

  Как сделать холод?..
  Создание криогенного наночипа - дело вполне реальное, так как в системе замкнутого оборота криогенного кулера должно быть всего-навсего несколько кубических миллиметров жидкого гелия.
  При широком коммерческом производстве гелиевые кулеры для РС будут размером не более воздушных кулеров для современных процессоров. При этом они должны будут отводить тепловую мощность всего несколько милливатт.
  Для суперкомпьютерных центров будут строиться гораздо более мощные нанокомпьютеры со стационарными криогенными установками. Но и вычислительная мощность у них будет в сотни тысяч раз больше, чем у криогенных РС.
  
  

• 

  10 слайд

  Адский холод-2:
  Космическое нашествие
  С другой стороны, 3° К - это температура космоса. Почему бы космос с его неограниченными холодильными ресурсами не подкчючить к решению проблемы роста вычислительных ресурсов на Земле? Суперкомпьютерные центры, расположенные на геостационарных орбитах с дешевым космическим холодом, оснащенные мощными информационными каналами связи с Землей, - новое направление развития 1Т-бизнеса в будущем.
  
  

• 

  11 слайд

  Немного о бытовухе...
  
  

• 

  12 слайд

  Нанотехнологическое сегодня!
  

• 

  13 слайд

  В последние годы темпы научно-технического прогресса стали зависеть от использования искусственно созданных объектов нанометровых размеров (1 нанометр (нм) равен одной миллиардной доле метра или, что то же самое, одной миллионной доле миллиметра). Созданные на их основе вещества называют наноматериалами, а способы их производства и применения - нанотехнологиями. Невооруженным глазом человек способен увидеть предмет, диаметром примерно 10 тыс. нанометров.
  
  

• 

  14 слайд

  О деньгах...
  США впервые выделили значительные бюджетные средства на развитие нанотехнологий при президенте Билле Клинтоне\Bill Clinton. В анонсирующей этот факт речи (была произнесена в 2000 году) Клинтон объяснил, что нанотехнологии позволяют создать из куска вещества, размером с кусочек сахара, материал, который в десять раз крепче стали. Вероятно наибольшие шансы на выживание имеет определение, данное Ритой Колвелл\ Rita Colwell, директором Национального Фонда Науки США\National Science Foundation: "Нанотехнологии - это ворота, открывающиеся в иной мир".
   Общемировые затраты на нанотехнологические проекты сейчас превышают $9 млрд. в год. На долю США ныне приходится примерно треть всех мировых инвестиций в нанотехнологии. Другие главные игроки на этом поле - Европейский Союз и Япония. Исследования в этой сфере активно ведутся также в странах бывшего СССР, Австралии, Канаде, Китае, Южной Корее, Израиле, Сингапуре, Бразилии и Тайване. Прогнозы показывают, что к 2015 году общая численность персонала различных отраслей нанотехнологической промышленности может дойти до 2 млн. человек, а суммарная стоимость товаров, производимых с использованием наноматериалов, составит, как минимум, несколько сотен миллиардов долларов и, возможно, приблизится к $1 трлн.
  
  

• 

  15 слайд

  Интересный момент
  В 2002 году на Кубке Дэвиса\Davis Cup были впервые использованы теннисные мячи, созданные с использованием нанотехнологий.(!)
  
  

• 

  16 слайд

  Безоблачное нанозавтра
  
  

• 

  17 слайд

  Пророки наноиндустрии
  Известный ученый Джей Сторрс Холл\J. Storrs Hall, автор научно-популярной книги "Нанобудущее"\Nanofuture: What's Next For Nanotechnology, утверждает, что нанотехнологии кардинальным образом изменят все сферы жизни человека. На их основе могут быть созданы товары и продукты, применение которых позволит революционизировать целые отрасли экономики.
  Физик Тед Сэрджент\Ted Sargent, автор книги "Танец Молекул"\The Dance of Molecules : How Nanotechnology is Changing Our Lives, пишет, что существует проект создания наносистемы для введения медикаментов, изменяющих определенные биологические функции внутри живых организмов, к примеру, для развития или укрепления иммунитета против конкретных болезнетворных организмов.
  Рэй Курцвейл\Ray Kurzweil, автор книги "Фантастическое Путешествие"\Fantatic Voyage: Live Long Enough to Live Ever, прогнозирует, что возможно создание нанороботов-врачей, которые способны "жить" внутри человеческого организма, устраняя все возникающие повреждения или предотвращая их возникновение.
  
  
  

• 

  18 слайд

  Теоретически нанотехнологии способны обеспечить человеку физическое бессмертие за счет того, что наномедицина сможет бесконечно регенерировать отмирающие клетки. По прогнозам журнала Scientific American уже в ближайшем будущем появятся медицинские устройства, размером с почтовую марку. Их достаточно будет наложить на рану. Это устройство самостоятельно проведет анализ крови, определит, какие медикаменты необходимо использовать и впрыснет их в кровь.
  Ожидается, что уже в 2025 году появятся первые роботы, созданные на основе нанотехнологий. Теоретически возможно, что они будут способны конструировать из готовых атомов любой предмет.
  Джош Волфе\Josh Wolfe, редактор аналитического отчета Forbes/Wolfe Nanotech Report, пишет: "Мир будет просто построен заново. Нанотехнология потрясет все на планете."
  
  

• 

  19 слайд

  
  
  Краткая наноистория
  Историк науки Ричард Букер\Richard D. Booker отмечает, что историю нанотехнологий создать крайне сложно.
  

• 

  20 слайд

  Чарльз Пул\Charles P. Poole, автор книги "Введение в Нанотехнологию"\Introduction to Nanotechnology, приводит показательный пример: в Британском Музее хранится, так называемый "Кубок Ликурга" (на стенах кубка изображены сцены из жизни этого великого спартанского законодателя), изготовленный древнеримскими мастерами - он содержит микроскопические частицы золота и серебра, добавленные в стекло. При различном освещении кубок меняет цвет - от темно-красного до светло-золотистого. Аналогичные технологии применялись и при создании витражей средневековых европейских соборов.
  
  

• 

  21 слайд

  Даты (можно пропустить)
  Отцом нанотехнологии можно считать греческого философа Демокрита. Примерно в 400 г. до н.э. он впервые использовал слово "атом", что в переводе с греческого означает "нераскалываемый", для описания самой малой частицы вещества.
  В 1661 году Ирландский химик Роберт Бойл\Robert Boуle опубликовал статью, в которой раскритиковал утверждение Аристотеля, согласно которому все на Земле состоит из четырех элементов - воды, земли, огня и воздуха (философская основа основ тогдашней алхимии, химии и физики). Бойл утверждал, что все состоит из "корпускулов" - сверхмалых деталей, которые в разных сочетаниях образуют различные вещества и предметы. Впоследствии идеи Демокрита и Бойла были приняты научным сообществом.
  Вероятно впервые в современной истории нанотехнологический прорыв был достигнут американским изобретателем Джорджем Истмэном\George Eastmen (впоследствии основал известную компанию Kodak), который изготовил фотопленку (это произошло в 1883 году).
  
  

• 

  22 слайд

  1905 год. Швейцарский физик Альберт Эйнштейн опубликовал работу, в которой доказывал, что размер молекулы сахара составляет примерно 1 нанометр.
  1931 год. Немецкие физики Макс Кнолл и Эрнст Руска создали электронный микроскоп, который впервые позволил исследовать нанообъекты.
  1968 год. Альфред Чо\Alfred Cho и Джон Артур\John Arthur, сотрудники научного подразделения американской компании Bell, разработали теоретические основы нанотехнологии при обработке поверхностей.
  1974 год. Японский физик Норио Танигучи ввел в научный оборот слово "нанотехнологии", которым предложил называть механизмы, размером менее одного микрона. Греческое слово "нанос" означает "гном", им обозначают биллионные части целого.
  1981 год. Германские физики Герд Бинниг и Генрих Рорер создали микроскоп, способный показывать отдельные атомы.
  1985 год. Американские физики Роберт Керл\Robert Curl, Хэрольд Крото\Harold Kroto и Ричард Смэйли\Richard Smalley создали технологию, позволяющую точно измерять предметы, диаметром в один нанометр.
  
  

• 

  23 слайд

  1986 год. Нанотехнология стала известна широкой публике. Американский футуролог Эрик Дрекслер\Eric Dreхsler опубликовал книгу, в которой предсказывал, что нанотехнология в скором времени начнет активно развиваться.
  1989 год. Дональд Эйглер\Donald Eigler, сотрудник компании IBM, выложил название своей фирмы атомами ксенона.
  1993 год. В США начали присуждать Фейнмановскую Премию, которая названа в честь физика Ричарда Фейнамана\Richard P. Feynman, который в 1959 году произнес пророческую речь, в которой заявил, что многие научные проблемы будут решены лишь тогда, когда ученые научатся работать на атомарном уровне. В 1965 году Фейнману была присуждена Нобелевская премия за исследования в сфере квантовой электродинамики - ныне это одна из областей нанонауки.
  1998 год. Голландский физик Сеез Деккер создал транзистор на основе нанотехнологий.
  1999 год. Американские физики Джеймс Тур\James Tour и Марк Рид\Mark Reed определили, что отдельная молекула способна вести себя также, как молекулярные цепочки.
  2000 год. Администрация США поддержала создание Национальной Инициативы в Области Нанотехнологии\National Nanotechnology Initiative. Нанотехнологические исследования получили государственное финансирование. Тогда из федерального бюджета было выделено $500 млн.
  
  2001 - Марк Ратнер\Mark A. Ratner, автор книги "Нанотехнологии: Введение в Новую Большую Идею"\Nanotechnology: A Gentle Introduction to the Next Big Idea, считает, что нанотехнологии стали частью жизни человечества именно в 2001 году. Тогда произошли два знаковых события: влиятельный научный журнал Science назвал нанотехнологии - "прорывом года", а влиятельный бизнес-журнал Forbes - "новой многообещающей идеей". Ныне по отношению к нанотехнологиям периодически употребляют выражение "новая промышленная революция".
  
  

• 

  24 слайд

  Медицинские применения сканирующих зондовых микроскопов
  Сканирующие микроскопы представляют собой группу уникальных по своим возможностям приборов. Они позволяют достигать увеличения достаточного, чтобы рассмотреть отдельные молекулы и атомы. При этом возможно изучать объекты, не разрушая их и, даже, что особенно важно с точки зрения медико-биологических применений, в некоторых случаях изучать живые объекты. Сканирующие микроскопы некоторых типов позволяют также манипулировать отдельными молекулами и атомами.
  Также в настоящее время достигнуты успехи в изготовлении наноматериала, имитирующего естественную костную ткань. Так, учёные из Северо-западного университета (США) Jeffrey D. Hartgerink, Samuel I. Stupp и другие использовали трехмерную самосборку волокон около 8 нм диаметром, имитирующих естественные волокна коллагена. К полученному материалу хорошо прикреплялись собственные костные клетки, что позволяет использовать его как "клей" или "шпатлёвку" для костной ткани.
  
  Мембраны с нанопорами могут быть использованы в микрокапсулах для доставки лекарственных средств и для других целей. Так, они могут применяться для фильтрации жидкостей организма от вредных веществ и вирусов. Мембраны могут защищать нанодатчики и другие вживляемые устройства от альбумина и подобных обволакивающих веществ.
  
  

• 

  25 слайд

• 

  26 слайд

  Мать природа помогает детям развиваться...
  Окружающая нас действительность наглядно показывает, что в природе самосборка не только возможна, но и успешно осуществляется в виде более сложного процесса -самовоспроизводства. Достаточно вспомнить о механизме репликации молекул ДНК. Нейман построил конкретную математическую модель самовоспроизводящейся структуры на основе клеточного автомата.
  Современные технологии производства наноустройств еще далеки от практической реализации самовоспроизводства в том виде, как его описал Нейман, однако идея синтеза вычислительной среды начинает сегодня отчетливо прослеживаться в экспериментальных работах, ведущихся в некоторых крупных исследовательских центрах мира (IВМ, Bell Labs и др.).
  Специалисты из Communications Research Laboratory (Япония), ведущие исследования в этом направлении, прямо заявляют, что целью их разработок является создание клеточного автомата - большой матрицы простых клеток. Клетки сообщаются с помощью сигналов, передаваемых по цепочке от клетки к клетке. Изготовить такую конструкцию в Японии надеются путем химического синтеза. На завершение работы с использованием отдельных молекул в качестве рабочего элемента японские исследователи отпускают себе двадцать лет.
  

• 

  27 слайд

• 

  28 слайд

  To Be Continuation...
  К этому моменту рассказать, если и есть что, можно только еще о кучище цифр и такой же куче выдумок, засоренной мусором
  I-netа, поэтому ждем двадцать лет, отмерянные умными японцами