Каким будет следующее поколение вычислительной техники?

Один из любимых рекламных приемов – рассказ о преимуществах «компьютеров нового поколения». Между тем, смена поколений еще не произошла – нынешние компьютеры работают по тем же принципам, что и ЭВМ 1971 года. «Смена» предлагает экскурс в историю вычислительных машин и некоторые соображения по поводу грядущего поколения этой техники.

История компьютеров началась задолго до того, как было открыто электричество. В 17 веке французский физик и математик Блез Паскаль разработал суммирующую машину – «Паскалину». Свой вариант механического ассистента предлагал и Готфрид Лейбниц, его приспособление уже могло выполнять умножение и деление.

В 18 веке Чарльз Бэббидж придумал свою Аналитическую Машину, которая при помощи хитроумной системы шестеренок могла проводить арифметические расчеты. Но это были аппараты даже не первого, а нулевого поколения, на механической основе.

Пришел век электричества, и электромеханические реле, а затем вакуумные электронные лампы стали основой первых ЭВМ. В 1938-1945 годах немецкий ученый Конрад Цузе создал автоматические вычислители, которые работали согласно заложенной в них программе. Он же изобрел первый высокоуровневый язык программирования Планкалкюль.

В США во время Второй мировой был создан электромеханический MARK-1, а затем – полностью электронный ENIAC. Именно его считают прародителем первого поколения ЭВМ. Компьютер потреблял энергии, как несколько сотен современных «микроволновок». Больше нескольких часов он не выдерживал, приходилось менять перегоревшие радиолампы. Зато вычислительная мощность, по сравнению с механическими устройствами, выросла в тысячи раз. Это позволяло выполнять расчеты с небывалой для тех лет точностью и быстротой.

Рождение второго поколения ознаменовало изобретение транзистора. Основанные на транзисторной базе компьютеры фирмы IBM стали ощутимо меньше по габаритам и гораздо экономичнее. К тому же, прибавили как в количестве операций в секунду, так и в надежности. В СССР примерно в это время была построена ЭВМ с троичной логикой «Сетунь» (1958). Также в России была разработана БЭСМ-6 (1966), модификации которой трудились в сотнях отечественных НИИ и даже на Байконуре. Ввод данных осуществлялся при помощи перфокарт, информация хранилась на ферритовых кольцах.

Элементная база развивалась, и на смену транзисторам пришли интегральные микросхемы. IBM/360 (1964) стала классической ЭВМ третьего поколения. В России клоном серии IBM были вычислительные машины ЕС (1971). В это время получили широкое распространение высокоуровневые языки программирования, например, FORTRAN, COBOL и LISP. Теперь ученые и исследователи могли решать свои задачи в рамках языков, гораздо более легких в освоении, нежели машинные коды. Для хранения информации начали применять магнитные ленты и диски.

Четвертое поколение обязано своим появлением изобретению микропроцессора, объединяющего на одном кристалле несколько интегральных схем. Изначально процессор Intel i4004 (1971) предназначался для микрокалькуляторов, но его преемники, i8008 и i8080 уже являлись «сердцем» первых компьютеров. Вскоре появились персональные компьютеры IBM PС и Macintosh. Триумфальное шествие микрочипов продолжается и поныне. В качестве носителей информации в ЭВМ четвертого поколения применяются оптические и магнитные диски, а также FLASH-память.

Итак, чем же все-таки отличается нынешнее поколение ЭВМ от предыдущих? Английский математик Алан Тьюринг доказал, что все пошаговые исполнители инструкций, которыми, по сути, и являются компьютеры, эквивалентны друг другу. То есть, с точки зрения вычислений, отличия современного персонального компьютера, к примеру, от ENIACа – лишь количественные. Закон Мура, утверждающий, что количество транзисторов на кристалле, а вместе с ним и вычислительная мощность, удваиваются каждые два года, действует до сих пор. Процессоры Intel Pentium IV содержат уже более 100 млн. транзисторов и являются одними из самых совершенных человеческих творений.

За счет огромной вычислительной мощности современный компьютер может «разговаривать», показывать видео, создавать виртуальные игровые миры. Микропроцессоры проникли в сотовые телефоны, часы, даже кофеварки. И это только начало.

По прогнозам, уже в 2020 году обычная ЭВМ за 1000$ сможет заменить человека во многих сферах деятельности. Осваивайте творческие профессии, до них компьютер доберется еще не скоро.

Что ожидает нас в будущем

Искусственный интеллект.

Возможности компьютеров уже позволяют выигрывать в шахматы у чемпионов мира. Но, к сожалению, ни одна ЭВМ пока не может уверенно выполнить задачу, с которой справится любой ребенок – отличить изображение собаки от кошки. Что уж и говорить о понимании речи или эмоций. Тест Тьюринга, согласно которому беседа с искусственным интеллектом в «чате» должна производить полное впечатление диалога с реальным человеком, до сих пор не пройден. Эксперты говорят, что эта задача будет решена в ближайшие 10-20 лет.

Нанокомпьютеры.

Ученые намереваются создать самособирающиеся нанокомпьютеры. Искусственно созданные молекулы ДНК позволят выращивать из маленьких частей сложнейшие упорядоченные структуры и целые Что ожидает нас в будущем микропроцессоры. Популяризатор науки, японский физик Михио Каку, утверждает, что через несколько лет произойдет слияние кремниевого и органического миров. В тело каждого из нас внедрится множество наночипов, сравнимых по скорости с современным настольным компьютером. Они будут выполнять функции мониторинга состояния здоровья, лечения болезней, а также нейрокомпьютерных интерфейсов.

Квантовые компьютеры.

Возможность использования для вычисления квантовых эффектов обсуждается уже более двадцати лет. Дэвид Дойч – английский эксперт в области квантовых вычислений – уверяет, что квантовая технология революционизирует индустрию шифрования и криптографии, а также на несколько порядков ускорит поиск информации в базах данных.

Представьтесь или зарегистрируйтесь, чтобы участвовать в обсуждении.