Література за розділом 13

1. Brusilovsky, P., Adaptive and Intelligent Technologies for Web-based Education.  In C. Rollinger and C. Peylo (eds.), Special Issue on Intelligent Systems and Teleteaching, Konstliche Intelligenz, 4, 19 – 25.

2. Рассел С. Искусственный интеллект: современный поход  / С. Рассел, П. Норвиг. – 2-е изд.; [Пер. с англ. – М.: Изд. дом "Вильямс", 2006. – 1408 с.

3. Джексон Питер. Введение в экспертные системы. Уч. пособие: Пер. с англ. – М.: Изд. дом "Вильямс"─ 2001. ─ 624 с.

4. Бурдаєв В. П. Системи навчання з елементами штучного інтелекту. / В. П. Бурдаев – Харків : Вид. ХНЕУ, 2009. – 392 с.

5. Бурдаєв В. П. Моделі баз знаній. / В. П. Бурдаєв – Харків : Вид. ХНЕУ, 2010. – 320 с.

6. Бурдаєв В. П. Лабораторний практикум "Системи штучного інтелекту". / В. П. Бурдаєв, Т. В. Донченко – Харків : Вид. ХНЕУ, 2009. – 152 с.

7. Бурдаев В. П. Модель функциональной системы динамической предметной области. / В. П. Бурдаев // Искусственный интеллект. – 2011. – № 3. – С. 439 – 448.

8. Бурдаев В. П. Экспертно-обучающая система "ПАТФИЗ". //Медицина сегодня и завтра. ─ 1999. ─ №2 ─ С. 108 ─ 110.

Розділ 14. Перспективи розвитку інформаційних технологій

В XXI столітті однозначно передбачити майбутнє інформатики та обчислювальної техніки не беруться навіть фантасти й філософи.

Як очікувалося в XXI століття людина увійшла разом з повсюдним поширенням комп'ютерів, роботів, створенням автоматизованих систем управління і регулювання, оптимальним використанням технічних засобів та іншими винаходами.

Досягнення перших років існування інформатики в області обчислювальної техніки та автоматизації обчислень призвели до необгрунтовано оптимістичних прогнозів. Наприклад, академік В. М. Глушков стверджував, що штучний інтелект, що не поступається людському, буде створено до початку XXI століття. Однак, поступово стало ясно, що швидкі успіхи досягаються в рішенні тільки таких завдань інформатики, які порівняно легко алгорітмізуются, а рішення добре алгорітмізуємих завдань становить лише незначну частину інтелектуальної діяльності людини.

Особливістю сучасного етапу суспільного розвитку є той факт, що практично всі сфери людської діяльності охоплені глобальним явищем, яке отримало назву інформатизація суспільства.

Початком такого переходу стало впровадження в різні сфери діяльності людини сучасних засобів обробки і передачі інформації. Перехід від індустріального суспільства до інформаційного здійснюється завдяки інформатизації суспільства – процесу, при якому створюються умови, що задовольняють потреби будь-якої людини в отриманні необхідної інформації. Основну роль в інформаційному суспільстві буде грати система розповсюдження, зберігання й обробки інформації, утворюючи інформаційне середовище, яке може забезпечити будь-якій людині доступ до необхідної інформації.

У XXI столітті освічена людина – це людина, що добре володіє інформаційними технологіями. Адже діяльність людей все більшою мірою залежить від їх інформованості, здатності ефективно використовувати інформацію. Для вільної орієнтації в інформаційних потоках сучасний фахівець будь-якого профілю повинен вміти отримувати, обробляти і використовувати інформацію за допомогою комп'ютерів, телекомунікацій та інших засобів зв'язку. Про інформацію починають говорити як про стратегічний ресурс суспільства, як про ресурс, який визначає рівень розвитку держави. Вже зараз при прийомі на роботу претендентам пред'являються вимоги щодо володіння персональним комп'ютером та основними прикладними програмами. У сучасних умовах інформаційні технології стають ефективним інструментом вдосконалення управління підприємством, особливо в таких областях управлінської діяльності, як стратегічне управління, управління якістю продукції та послуг, маркетинг, діловодство, управління персоналом.

Питання розвитку інформатики та обчислювальної техніки ускладнюється тим, що нинішній їх розвиток складно піддається будь-яким прогнозам: надто швидко і непередбачувано розвивається творча і технічна думка. Перш за все, це швидкі темпи змін у технології розробки обчислювальних пристроїв.

Кінець 90-х років ХХ століття був справжньою гонкою конкуруючих комп'ютерних фірм - виробників комп'ютерної техніки.

Значно підвищувалась тактова частота процесорів і їх модифікацій. Зростаюча швидкість роботи процесорів стимулювала вдосконалення інших вузлів і периферійних пристроїв комп'ютера.

Комп'ютери V покоління є ЕОМ на надскладних мікропроцесорах з паралельно-векторною структурою, одночасно виконують десятки послідовних команд програми, що дозволяє будувати ефективні системи обробки знань.

Орієнтовна характеристика комп'ютерів V покоління наведена в таблиці 14.1:

Таблиця 14.1

Орієнтовна характеристика комп'ютерів V покоління

Назва характеристики	Опис характеристики
1	2
Роки	1990 - наші дні
Елементна база	ЕОМ на надскладних мікропроцесорах з паралельно-векторної структурою, що одночасно виконують десятки послідовних команд програми; багатоядерність
Розмір (габарити)	Поява кишенькових комп'ютерів

Закінчення табл. 14.1

1	2
Максимальна швидкодія процесора	від 4 ГГц
Максимальний обсяг ОЗУ	від 2000Mb і вище
Периферійні пристрої	Кардрідер, flash-пам'ять, геймпади, багатофункціональні пристрої
Програмне забезпечення	Розвиток існуючих пакетів прикладного, мережевого, мультимедійного та іншого програмного забезпечення
Області застосування	Розширення сфери наукової, виробничої та навчальної діяльності, відпочинок і розвага, Інтернет
Приклади	Pentium 4, Athlon

Характерною рисою комп'ютерів п'ятого покоління стало впровадження штучного інтелекту і природних мов спілкування.

Передбачається, що XXI століття буде століттям найбільшого використання досягнень інформатики в економіці, політиці, науці, освіті, медицині, побуті, військовій справі.

Головною тенденцією розвитку обчислювальної техніки в даний час є подальше розширення сфер впровадження ЕОМ і, як наслідок, перехід від окремих машин до їх систем – обчислювальних систем і комплексів різноманітних конфігурацій з широким спектром функціональних можливостей і рис, а також більш перспективних, створюваних на базі персональних комп’ютерів, територіально розподілених багатомашинних обчислювальних систем.

Сучасні комп’ютерні мережі орієнтуються на обчислювальну обробку інформації та на комунікаційні інформаційні сервіси: електронну пошту, системи телеконференцій та інформаційно-довідкові системи.

Фахівці вважають, що на початку XXI ст. в цивілізованих країнах

відбудеться зміна основи інформаційного середовища, де буде переважати клієнт-серверна обробка інформації з використанням мережі Інтернет.

В останні роки, при розробці нових ЕОМ особлива увага приділялася надпотужним комп'ютерам – суперЕОМ, мініатюрним і надмініатюрним ПК [1,2,3].

Ведуться пошукові роботи зі створення ЕОМ VI покоління, що базуються на розподіленій нейронній архітектурі комп'ютерів. Зокрема, в нейрокомп'ютери можуть включатися вже наявні спеціалізовані мережеві трансп'ютери - мікропроцесори мережі з вбудованими засобами зв'язку.

Орієнтовна характеристика комп'ютерів шостого покоління наведена в таблиці 14.2:

Таблиця 14.2

Орієнтовна характеристика комп'ютерів VI покоління

Назва характеристики	Опис характеристики
Елементна база	Оптоелектроніка, кріолектроніка
Розмір (габарити)	Кишенькові і меньше
Максимальна швидкодія процесора	необмежена
Максимальний обсяг ОЗУ	Важко передбачувані
Периферійні пристрої	Введення з голосу, голосове спілкування, машинний «зір» та «дотик» і др.
Програмне забезпечення	Інтелектуальні програмні системи
Області застосування	У творчій діяльності людини, штучний інтелект

Повсюдне використання мультиканальних широкосмугових радіо-, волоконно-оптичних, а в межах прямої видимості ще й інфрачервоних каналів обміну інформацією між комп'ютерами забезпечить практично необмежену пропускну здатність (трансфер, тобто перенесення, до сотень мільйонів байт в секунду).

Широке впровадження засобів мультимедіа, в першу чергу аудіо- та відеозасобів введення і виведення інформації, дозволить спілкуватися з комп'ютером на природній мові.

Питомі обсяги інформації, що отримується суспільством по традиційним інформаційним каналам (радіо, телебачення, друк) стануть набагато меншими в порівнянні з обсягами одержуваної інформації за допомогою комп'ютерних мереж.

Можна стверджувати, що сучасні інформаційні технології проникнуть в усі сфери виробничої діяльності і дозволять будувати ефективні системи управління, що забезпечать подальше збільшення обсягів виконуваних робіт, скорочення термінів проектування, а також підвищать якість проектних робіт.

На цей час спостерігається бурхливий розвиток локальних і глобальних мереж. Мережеві можливості стають обов'язковими атрибутами операційної системи для ПК, а мережеві серверні операційні системи – ареною конкурентної боротьби провідних компаній. Новий етап повинен привести до якісної зміни всього характеру обчислень.

Ми стоїмо на порозі третього етапу комп'ютерної революції, яка приведе до реалізації можливості безперервного обміну інформацією через глобальні мережі. В цьому випадку накопичені знання стануть доступними в електронній формі та будуть передаватися по мережах. Універсальний доступ до глобальної мережі фундаментально змінить сучасні методи роботи, освіти, управління, способи проведення дозвілля і розваг.

Переходу до нового етапу сприяє і сама технологія. На думку фахівців, протягом найближчого десятиліття базові комп'ютерні технології не зіткнуться з істотними фізичними обмеженнями, що дозволить нарощувати обчислювальну потужність мікропроцесорів і ємність пристроїв дискової пам'яті тими ж темпами, що й сьогодні. У той же час для мікропроцесорів, пам'яті, програмного забезпечення визначальною є технологія комунікацій. У міру нарощування потужності клієнтів і серверів необхідність у швидкій передачі великих обсягів даних стає все більш гострою, тому наступним етапом повинні стати нарощування потужності мережевих технологій. Еволюція засобів зв'язку призводить до застосування каналів з усе більш високою пропускною здатністю, що дасть можливість передавати по ним всі типи даних і забезпечити такими засобами кожного користувача. Що стосується програмного забезпечення, то воно перетвориться в середовище інтелектуальної підтримки, яке управлятиме діями користувачів.

Глобальна комунікаційна мережа, така як Internet, буде неухильно розширятися, набуваючи все більш важливе значення і нові функції. Вона буде застосовуватись не тільки для пошуку інформації та комунікацій, а й для навчання, електронної комерції та в інших областях, знаменуючи початок формування глобального мережевого співтовариства.

Ще однією тенденцією розвитку інформаційних технологій стає глобалізація інформаційного бізнесу. Чисто теоретично будь-яка людина на сьогодні є споживачем інформації. Тому можливості інформаційного ринку досить безмежені, хоча й існує досить жорстка конкуренція між основними виробниками.

Таким чином, головними визначальними стимулами розвитку інформаційної технології будуть соціально-економічні потреби суспільства. Економічні відносини накладають свій відбиток на процес розвитку техніки і технології, або даючи йому простір, або стримуючи його в певних межах.

В області наукової методології відбувається філософське переосмислення ролі інформації та інформаційних процесів у розвитку природи і людства. Інформаційний підхід стає фундаментальним методом наукового пізнання.

Для теоретичної інформатики найбільш перспективними представляються дослідження загальних властивостей інформації, вивчення принципів інформаційної взаємодії в природі і суспільстві, основних закономірностей реалізації інформаційних процесів.

Відкриваються нові можливості для інформатизації економіки, управління міським господарством, транспортними системами, а також матеріальними і людськими ресурсами.

Істотне розширення функціональних можливостей отримують інформаційні технології з обробки та використання зображень, мовної інформації, повнотекстових документів, результатів наукових вимірів.

Тривають пошуки ефективних методів формалізованого представлення знань, у тому числі нечітких і погано формалізованих, а також методів їх використання при автоматизованому вирішенні складних завдань у особистих сферах соціальної практики [6].

Останнім часом в інформатиці особлива увага приділяється колу проблем, які останнім часом часто називають загальним терміном "м'які обчислення". Проблема "м'яких обчислень" є однією з центральних проблем штучного інтелекту. У міркуваннях, пов'язаних з кількісними розрахунками, довгими послідовностями логічних умозаключень, людина сильно поступається комп'ютеру. У тих областях, де такі проблеми є необхідною частиною професії (точні науки, шахи), відповідні навички виробляються роками і вимагають постійного тренування. Основні ж інтелектуальні процеси людини, як правило, - "м'які". У них замість чіткості присутня розмитість, замість кількісних оцінок - якісні, замість точності - приблизність, замість тотожності - подібність, замість істинності - правдоподібність, замість доказу - аргументація.

Зростає інтерес до м'яких обчислень в штучному інтелекті пов'язаний з прагненням зрозуміти ефективність механізмів мозку. Такі дослідження дозволять використовувати цю "м'якість" у спробах побудувати адекватні моделі цих механізмів, щоб, у кінцевому рахунку, використовувати їх для створення нових інформаційних технологій.

Відзначимо, що один із показників розвитку людської цивілізації - швидкість, з якою збільшуються знання людей про навколишній світ або, інакше кажучи, сумарний обсяг даних, відомий людству. Так період, за який відбувається подвоєння обсягу доступної людям інформації, дозволяє побічно судити про темпи розвитку людського суспільства.

До винаходу друкарства для подвоєння всієї відомої людству інформації було потрібно 1000 років. До кінця XIX століття термін цей скоротився до 100 років, а починаючи з 1920 року - до 40 років. Далі період, за який знання людства подвоювалися, починаючи з 1950 року, склав 30 років; з 1980 року - 15 років; а з 2000 року період подвоєння знань скоротився до 4-5 років! Іншими словами, якщо на початку XX століття фахівець, здобувши вищу освіту, відчував себе впевнено протягом 20-30 років, то на початку ХХI "період напіврозпаду знань" скоротився до 5 років [5].

Ще одна важлива змінна для розуміння еволюційної проблеми - швидкість зменшення ресурсоємності (маси, об'єму, часу, витраченого на виробництво будь-яких виробів людських рук). Крива ресурсоємності в області обчислювальної техніки спочатку зростала, але в останні роки вона отримала тенденцію зменшення: наочним свідченням цього є те, що вартість комп'ютерної техніки в кращому випадку залишається на одному рівні, а в середньому плавно і постійно знижується.

Отже, ресурсомісткість виробництва падає, зате інформаційний ресурс стрімко зростає. При нинішніх темпах розвитку дуже скоро в історії людства відбудеться небувала подія: інформація виявиться більш ціннішою за матеріальний ресурс.

Ця закономірність яскраво проявилася в останні півстоліття в Японії: ресурсів практично ніяких, зате культ інтелекту, знань, інформаційних технологій вивів країну в світові лідери [ 3 ].

Грунтуючись на наведеному вище матеріалі, можна стверджувати , що буде собою представляти обчислювальна система майбутнього. По-перше, компоненти цієї системи будуть відрізнятися малими габаритами і швидкодією. По-друге, обчислювальна система буде виділятися широким впровадженням засобів мультимедіа, в першу чергу аудіо-і відеозасобів введення і виведення інформації, які дозволять спілкуватися з комп'ютером на природній мові.

Ведуться розробки нейрокомп'ютерів. Уже зараз існують системи обробки інформації, які побудовані на поєднанні оптичних і нейронних комп'ютерів, - це так звані нейронно-оптичні комп'ютери. Для того щоб створити потужну систему обробки інформації, створюються гібридні системи, тобто мають властивості як оптичних, так і нейронних комп'ютерів. Таке об'єднання дасть світові найпотужнішу гібридну обчислювальну систему. Цю систему від звичайної будуть відрізняти величезна продуктивнівність (за рахунок паралелізму, тобто властивості систем, що полягає у виконанні обчислень одночасно або сумісно по часу) і можливість ефективної обробки і управління інформації.

Велике значення набуде інформаційна безпека, особливо в одній з найважливіших її складових – ідентифікації користувачів. Кожен користувач буде ідентифікуватися за допомогою біометричної інформації.

Біометричний контроль доступу - це автоматизований метод, за допомогою якого шляхом перевірки унікальних фізіологічних особливостей або поведінкових характеристик людини здійснюється ідентифікація особи. Фізіологічні особливості (папілярний візерунок пальця, геометрія долоні, риси обличчя або малюнок райдужної оболонки ока і т. ін.) є постійними фізичними характеристиками людини. На відміну від традиційного пароля, біометрична характеристика не може бути забута, втрачена або вкрадена. Оскільки біометричні характеристики кожної окремої особистості унікальні, вони можуть використовуватися для запобігання крадіжки або шахрайства з великим ступенем надійності.

Мікромініатюризація та нанотехнології дозволять створити штучні нейронні мережі з числом сполук, що перевершує число з'єднань мозку.

Оперуючи законом Мура, який стверджує, що потужності комп'ютерів подвоюються кожні 1,5-2 роки, можна вирахувати, що в 2020 році процесори домашніх комп'ютерів будуть здатні на 10 трильйонів операцій за секунду. У такого комп'ютера буде терабайт оперативної пам'яті, а даних в ньому вміститься один-два петабайта. У 2040-му році комп'ютер повинен бути в тисячу разів потужніший машини з 2020-го. Обробляючи дані зі швидкістю квадрильйон дій в секунду, цей комп'ютер фактично буде еквівалентом людського мозку.

Отже, після 2050 року повинні з'являться комп'ютери, що перевершують людський мозок. Це може привести до ще одного перспективного напрямку розвитку інформатики та обчислювальної техніки.

Відомо, що комп'ютери складаються з апаратури і програмного забезпечення – hardware & software. Об'єднують комп'ютери мережі - netware. Однак дуже часто при створенні та розвитку інформаційної системи зовсім не беруть до уваги ще одну складову – людей, які всією цією технікою будуть користуватися (назвемо її peopleware). Можна сказати, що peopleware – це програми, закладені не в комп'ютери, а в голови людей, які цими комп'ютерами користуються.

Здається, що тоді система «інформатика» + «обчислювальна техніка» втратить свій сенс, переродившись в більш складну: «інформатика» + «обчислювальна техніка» + «людина».

У другій половині XXI століття, людина з комп'ютером буде входити у контакт не тільки за допомогою пальців рук (клавіатура, мишка), а набагато більш всеосяжним чином. Людина зможе керувати комп'ютером тільки за допомогою руху зіниць, - це теж успішний напрямок розробки. Справа більш віддаленого майбутнього - навчитися керувати технікою за допомогою внутрішніх, психологічних рухів: силою думки, емоційними проявами і так далі.

Але є ще один варіант розвитку інформатики та обчислювальної техніки. Він полягає в тому, що людство знайде собі новий напрямок. І комп'ютеризація припинить розвиватися по «експоненті в квадраті», еволюціонуючи набагато більш спокійно.

Прикладом такого «зупиненого» розвитку може бути фізика. Після лавиноподібного розвитку першої половини ХХ століття, після відкриття незвичайних таємниць мікросвіту і знаходження нових джерел енергії, у другій половині століття, на жаль, ця наука здала свої позиції лідера цивілізації. Пальму першості перехопили інформатика та обчислювальна техніка. І в цьому випадку інформатика та обчислювальна техніка далекого майбутнього буде залежати від того, на якому етапі їх розвитку її позбавлять лідируючого положення. І, не виключено, що нанотехнології і злиття реального і кібернетичного світів спіткає та ж доля, що і у керованого термоядерного синтезу і штучного інтелекту, чиє втілення все переноситься й переноситься з найближчого майбутнього на більш віддалене. І цей процес буде може продовжуватись без кінця [7].