5.4. Развитие технических средств информатики

В XIX в. существенно изменились и стали индустриальными многие традиционные технические средства получения, переработки и рас­пространения информации. Была изобретена целая серия новых поли­графических машин, практически полностью механизировавших весьма трудоемкую технологию издания печатной продукции — газет, журналов и книг. В 1812-1814 гг. Ф. Кениг (Германия) создает первую плоскопечатную машину. В 1863 г. У. Буллок (США) изобретает ротационную полиграфическую печатную машину непрерывного действия, печатающую текст на «бесконечном» бумажном полотне, свернутом в рулон. Через три годанемецкий изобретатель О. Мергенталлер создает линотип (от лат. linea— линия и греч. tipos — отпечаток) — машину, механизировавшую сразу несколько трудоемких ручных операций по типографскому набору текста и литья уже готовых для печати строк. Мощная полиграфическая техника обеспечила массовый и оперативный выпуск газет, журналов и других печатных изданий, ставших таким образом общедоступными. Так началась история современных печатных СМИ — средств массовой информации, способных быстро довести до большого числа людей любую пригодную для печати информацию и ставших действенным средством целенаправленного воздействия на сознание населения. Новая типографская техника обеспечила также и массовое производство научной, научно-популярной и учебной литературы, что имело важное значение для подготовки квалифицированных кадров и повышения общего уровня образования и культуры общества.

В 1822 г. английский математик Ч. Беббидж (1792-1871) изготовил машину, вычислявшую значения полиномов второй степени с точностью до восьмого знака. В 1833 г. он начал работать над «аналитической машиной», содержавшей все основные узлы современных вычислительных машин и способной действовать по заданной программе. К идеям Беббиджа конструкторы вернулись примерно через 100 лет. Механизация информационной техники, как и создание характерных для эпохи индустриализации новых рабочих, транспортных и энергетических машин, основанных, главным образом, на использовании законов механики, определяла лишь ближайшие перспективы технического прогресса в данной области. Подобно тому, как электротехническая революция не просто обновила, но и глубоко преобразовала технико-технологическую базу промышленного производства, так и в технических средствах информатики применение электричества открыло принципиально новые возможности их развития и повышения эффективности.

Возникновение в XIX в. первых основанных на применении электричества технических средств информатики — отрасли науки, изучающей общие свойства информации, а также способы и средства ее получения, хранения, поиска, передачи и использования в разных областях науки, техники и жизни людей — занимает важное место в истории науки и техники. Период, когда создатели новых электрических устройств еще не располагали источниками высоких напряжений и сильного тока, обычно рассматривают в истории слаботочной электротехники. Ранняя история проводной (телеграфия и телефония) и беспроводной (радиотехника) связи представляет собой относительно самостоятельные отраслевые «срезы» данного периода. Но этот же период может быть рассмотрен и как начало истории возникновения и развития электротехнических средств получения, обработки, хранения, пе­редачи и использования информации. Уже первые источники тока — гальванические элементы и батареи — использовались электротехниками для конструирования приборов и систем связи, в которых носителем информации — сигнала — стал идущий по проводам постоянный электрический ток.

Было создано много образцов электрического телеграфа, но практически пригодными оказались лишь некоторые из них. В их числе — электромагнитный телеграф с индексацией сигнала посредством магнитной стрелки, изобретенный в 1832 г. русским электротехником П.Л. Шиллингом (1786-1837). В 1837 г. создал и в 40-х годах доработал конструкцию электромагнитного телеграфного аппарата американский изобретатель С. Морзе (1791-1872), прославившийся также изобретением кода — получившей всемирное признание «азбуки Морзе» из точек и тире. Морзе применил свой аппарат на построенной им в 1844 г. телеграфной линии Вашингтон — Балтимор. В 1843 г. шотландский изобретатель А. Бэн разработал фототелеграф электрохимического типа, в котором были применены принцип разложения изображения на элементы путем его построчной развертки и передачи сигналов от каждого элемента вдоль строк и от строки к строке, а также принцип синхронизации развертки в передатчике и приемнике. Таким образом, «Копиртелеграф» Бэна можно считать одним из отдаленных предшественников телевидения ([43], с.161)

Во второй половине XIX в. широкое распространение получил вы­сокопроизводительный телеграфный аппарат системы американского изобретателя Д. Юза. Одним из изобретателей первого практически пригодного телефонного аппарата был работавший в США шотландский физиолог и физик А. Белл (1847-1922). В 1876-1878 гг. он получил патенты на телефон, мембрану и телефонную арматуру. Вскоре телефон Белла был усовершенствован Эдисоном, введшим в его схему индукционную катушку и угольный микрофон, что значительно увеличило громкость сигналов и разборчивость передаваемой речи. Первая телефонная станция общего назначения была построена в США в 1878 г. В России городские телефонные станции появились в 1882-1883 гг.

После работ Г. Герца (1857-1894) и О. Лоджа, создавших в 80-х годах XIX в. слаботочное экспериментальное оборудование для генерации, излучения и обнаружения электромагнитных волн, поиском новых, более простых способов их получения и регистрации занялись многие ученые и изобретатели из разных стран. Изобретение радиосвязи и радиотехники как принципиально новых средств получения и передачи информации с помощью электромагнитных волн стало общим результатом их усилий. Первое практически пригодное радиоприемное устройство, предназначенное сперва для обнаружения атмосферного электричества, а затем и для регистрации сигналов, изобрел и продемонстрировал русский электротехник А.С. Попов (1859-1905). В марте 1896 г. он передал на расстояние 250 м первую в истории радиоинформацию — слова «Генрих Герц». Технологическую конструкцию радиоприемной системы из передатчика, приемника и открытой антенны создал и запатентовал в Англии (июнь 1896 г.) итальянский изобретатель и предприниматель Г. Маркони (1874-1937). В 1898 г. К.Ф. Браун изобрел ряд технических устройств (улучшенный колебательный контур, несколько типов радиоантенн и др.), способствовавших развитию радиосвязи. В 1901 г. Маркони установил радиосвязь через Атлантический океан. Его деятельность сыграла большую роль в развитии мировой радиотехники и информационных систем (радиосвязи). В 1909 г. Г. Маркони и Ф. Брауну за работы по созданию беспроволочного телеграфа присуждается Нобелевская премия по физике. К сожалению, работы А.С. Попова не получили должного международного признания.

Развитие экспериментальных и конструкторских работ в области новых средств передачи информации шло в тесной связи с теоретическим анализом их результатов. Уже к началу 20-х годов были созданы теоретические основы радиотехники как научной дисциплины о техническом проектировании средств радиосвязи. Широкое применение новых электротехнических и электронных устройств и приборов позволило модернизировать традиционную технику и существенно повысить эффективность практически всех средств связи, информационных машин и полиграфической техники. Телеграф, телефон и радио внесли революционные изменения в способы передачи информации. Известно, что электричество легко преобразуется в другие виды энергии и, наоборот, другие виды энергии преобразуются в электричество. Поэтому с помощью первичных преобразователей информации — датчиков — можно измерять и преобразовывать в электрический сигнал значения любых неэлектрических физических величин, например температуры рабочей зоны атомного реактора. Переданный по линиям связи сигнал преобразуется в показания приборов на пульте управления. Эту информацию операторы (или приборы автоматического регулирования, а в наше время — и компьютеры) сравнивают с заданными значениями и выдают управляющий сигнал исполнительному устройству для получения желаемого результата, например для снижения температуры до заданного уровня путем подключения дополнительного насоса, ускоряющего поток охлаждающей реактор жидкости. По такому принципу действуют и современные информационно-управляющие системы, «встраиваемые» во все сложные и ответственные технические устройства.

Дальнейшее развитие физики и инженерных методов расчета элек­тротехнических, радиотехнических и электронных средств информатики привело к появлению сотен новых научных, инженерных и рабочих профессий, формированию десятков новых технических наук, дисциплин и направлений, к созданию ряда новых отраслей промышленности, специализированных на производстве и применении информационной техники различных видов. В XX в. основанные на применении электричества технические средства и системы информатики и особенно появившиеся в середине века мощные электронные вычислительные машины оказали глубокое воздействие практически на все стороны жизни общества, его культуру, экономику, науку и технику.