История развития компьютеров
На некоторых фермах применяются сложные электронные системы, управляющие подачей корма скоту. На основе полученной от них информации фермер может сделать заключение о том, что какое-то животное заболело, поскольку оно «лишилось аппетита»: выданная ему порция корма осталась нетронутой.
2.6. Компьютер в медицине
Компьютеры находят широкое применение не только в учреждениях и на промышленных предприятиях, но и в медицине. Врачи, сёстры, а также фармацевты и представители других медицинских специальностей рассматривают компьютер как неотъемлемый инструмент их работы.
Как часто вы болеете? Вероятно, у вас была простуда, ветрянка, болел живот? Если в этих случаях вы обращались к доктору, скорее всего он проводил осмотр быстро и достаточно эффективно. Однако медицина – это очень сложная наука. Существует множество болезней, каждая из которых имеет только ей присущие симптомы. Кроме того, существуют десятки болезней с одинаковыми и даже совсем одинаковыми симптомами. В подобных случаях врачу бывает трудно поставить точный диагноз. И здесь ему на помощь приходит компьютер. В настоящее время многие врачи используют компьютер в качестве помощника при постановке диагноза, т.е. для уточнения того, что именно болит у пациента. Для этого больной тщательно обследуется, результаты обследования сообщаются компьютеру. Через несколько минут компьютер сообщает, какой из сделанных анализов дал аномальный результат. При этом он может назвать возможный диагноз.
Конечно, окончательное решение принимает врач, но компьютер ускоряет процесс принятия решения. Кроме того, поскольку компьютер может хранить в своей памяти значительно больше информации, чем человек, то необычное заболевание может быть установлено с её помощью значительно быстрее, чем без неё.
Такой компьютер помогает врачу быстро и эффективно проводить профилактический осмотр. Например, прибор носящий название «сканирующая кошка» (CAT scaner),даёт точное изображение внутренних органов человека. Между прочим, такая «кошка» не имеет ничего общего с домашним животным на четырёх лапах. Это – сокращение от «computer-aided tomography» (компьютерная томография), а томография- это один из методов рентгеновского исследования.
Представьте себе на мгновение человека, у которого случился сердечный приступ, и его увезли в больницу. Сейчас он чувствует себя неплохо, но всё ещё находится в отделении интенсивной терапии. Здесь он «подключен» к компьютеру, который следит за числом сердечных сокращений: если оно вдруг уменьшится до опасного уровня, компьютер немедленно сообщит об этом врачу или сестре.
А вот другая ситуация. Вы пришли в аптеку, чтобы заказать лекарство от зубной боли. Аптека, в которую вы обратились, имеет вычислительную систему, где хранится история болезни каждого клиента этой аптеки. Прежде чем провизор отпустит вам лекарство, он посмотрит вашу историю болезни. Ага…Согласно «показаниям» компьютера, вы уже принимали другой препарат, который был выписан лечащим врачом. Сочетание этого препарата с лекарством, выписанным от зубной боли, может привести к нежелательным побочным явлениям. Поэтому провизор связывается со стоматологом, и тот рекомендует вам другое лекарство.
Это всего лишь два примера того, как могут быть использованы компьютеры при лечении. Существует также множество других способов применения компьютеров для этих целей в госпиталях, клиниках и лабораториях. Приведём некоторые из них.
Компьютеры играют важную роль в медицинских исследованиях. Они позволяют установить, как влияет загрязнение воздуха на заболеваемость населения данного района. Кроме того, с их помощью можно изучать влияние ударов на различные части тела, в частности последствия удара при автомобильной катастрофе для черепа и позвоночника человека.
Банки медицинских данных позволяют медикам быть в курсе последних научных и практических достижений.
Сети ЭВМ используются для пересылки сообщений о донорских органах, в которых нуждаются больные, ожидающие операции трансплантации.
Вычислительная техника используется для обучения медицинских работников практическим навыкам. На этот раз компьютер выступает в качестве больного, которому требуется немедленная помощь. На основании симптомов, выданных компьютером, обучающийся должен определить курс лечения. Если он ошибся, компьютер сразу показывает это.
Компьютеры используются для создания карт, показывающих скорость распространения эпидемий.
Компьютеры хранят в своей памяти истории болезни пациентов, что освобождает врачей от бумажной работы, на которую уходит много времени, и позволяет больше времени уделять самим больным.
2.7. Компьютер и инвалиды
Одна из наиболее перспективных областей применения вычислительной техники связана с помощью инвалидам, т.е. слепым, глухим, людям, лишённым возможности передвигаться, или с другими физическими недостатками использовать компьютер для общения, оформления заказов на продукты и даже для проведения видеоигр. Например, люди, у которых парализованы руки, могут работать на компьютере с помощью ног, используя для этого ножной выключатель, напоминающий педаль электрической швейной машины. Инвалиды с парализованными руками, и ногами могут использовать устройства, которые вставляются в рот или прикрепляются к голове.
Говорящий компьютер, или компьютер-синтезатор речи, позволяет слепым людям выполнять операции, которые невозможны без помощи компьютера. Благодаря компьютеру утраченную способность видеть они компенсируют способностью слышать. Для тех, кто частично утратил зрение, имеются устройства, воспроизводящие текст в увеличенном масштабе на специальном мониторе.
2.8. Компьютер в сфере образования
Сегодня многие учебные заведения не могут обходиться без компьютеров. Достаточно сказать, что с помощью компьютеров: трёхлетние дети учатся различать предметы по их форме; шести- и семилетние дети учатся читать и писать; выпускники школ готовятся к вступительным экзаменам в высшие учебные заведения; студенты исследуют, что произойдёт, если температура атомного реактора превысит допустимый предел.
Почему же компьютеры не стали столь популярными средствами обучения? Во-первых, компьютер обладает «беспредельным терпением»: он будет повторять объяснения пять, десять и даже сто раз и всё это без признаков усталости и неудовольствия. Во-вторых, он позволяет выбрать тот темп обучения, который подходит именно вам, а не тем студентам, которые схватывают материал быстрее или медленнее, чем вы. И, в-третьих, когда вы сидите перед компьютером, он целиком и полностью занят только вами, т.е. «всё его внимание» – только вам. Кстати, вы отвечаете ему тем же, поскольку многие учебные программы не только познавательны, но и очень увлекательны.
«Машинное обучение» – термин, обозначающий процесс обучения при помощи компьютера. Последний в этом случае выступает в роли «учителя». В этом качестве может использоваться микрокомпьютер или терминал, являющийся частью электронной сети передачи данных. Процесс усвоения учебного материала поэтапно контролируется учителем, но если учебный материал даётся в виде пакета соответствующих программ ЭВМ, то его усвоение может контролироваться самим учащимся.
Процесс обучения может строиться по-разному: машина может предложить текст для чтения, упражнения, задачи, а также вопросы для ответов. Машинное моделирование позволяет провести «страшные», дорогие, длительные и другие реально невыполнимые или трудно выполнимые эксперименты. Например, можно научиться препарировать лягушку, управлять древней империей или отправиться поездом в путешествие по стране. Тогда процесс вашего обучения строится на том, что с помощью компьютера вы собираете информацию, принимаете решения и изучаете результаты, к которым они вас могут привести.
Компьютеры в учебных заведениях используются не только для обучения. Администрация школы, например, на основе баз данных, хранящихся в машине, составляет расписание занятий, отчёты и сводки сведений об учащихся. Кроме того, учащимся предоставляется информация о высших учебных заведениях и приобретаемых в них профессиях. Все преподаватели ведут с помощью компьютера классный журнал, а учитель физкультуры ещё следит и за движением спортивного инвентаря, календарём спортивных соревнований и регистрацией их результатов.
2.9. Компьютеры на страже закона
Вот новость, которая не обрадует преступника: « длинные руки закона» теперь обеспечены вычислительной техникой. «Интеллектуальная» мощь и высокое быстродействие компьютера, его способность обрабатывать огромное количество информации, теперь поставлены на службу правоохранительных органов для повышения эффективности работы.
Способность компьютеров хранить большое количество информации используется правоохранительными органами для создания картотеки преступной деятельности. Электронные банки данных с соответствующей информацией легко доступны государственным и региональным следственным учреждениям всей страны. В таких банках могут храниться:
фамилии преступников и сведения о причинах ареста;
сведения о разыскиваемых и пропавших без вести людях;
сведения об автомобилях (в том числе о номерах их государственной регистрации), плавательных средствах и огнестрельном оружии;
сведения о похищенных вещах.
Так, федеральное бюро расследования (ФБР) располагает общегосударственным банком данных, который известен как национальный центр криминалистической информации.
При помощи компьютера через небольшие преступления удаётся «выйти» на крупные. Так, однажды водитель одной машины был остановлен за нарушение правил дорожного движения. Когда номерной знак его машины был проверен с помощью компьютера, оказалось, что автомобиль был украден в соседнем регионе, и, кроме того, благодаря компьютеру выяснилось, что водитель разыскивается в связи с ограблением банка. Он был немедленно арестован.
Компьютеры используются правоохранительными органами не только в информационных сетях ЭВМ, но и в процессе розыскной работы. Например, в лабораториях криминалистов компьютеры помогаю проводить анализ веществ, обнаруженных на месте преступления. Заключения компьютера-эксперта часто оказываются решающими в доказательствах по рассматриваемому делу.
Компьютеры часто применяются и для составления «географии» преступлений. Данные о совершённых преступлениях в разных регионах страны вводятся в компьютер, который отмечает не географической карте пункты, где были совершены преступления. На основе таких данных правоохранительные органы принимают меры по предупреждению преступлений в районах, прилегающих к отмеченным пунктам.
2.10. Компьютеры в искусстве
Несколько десятилетий назад компьютерами пользовались только учёные и математики. Сегодня же вычислительная техника стала достоянием писателей, художников, музыкантов и представителей других профессий мира искусств. Компьютер-творец помогает писать книги, рисовать, сочинять песни, создавать специальные эффекты в научно-фантастических фильмах.
Не так давно два популярных писателя США – Стивен Кинг и Петер Штрауб – решили объединиться и вместе написать рассказ. Единственной проблемой, мешавшей им осуществить это решение, было то, что они жили в разных штатах – Мэн и Коннектикут. Что же они сделали? Они стали работать вместе с помощью электроники, которая соединила их процессоры через модемы и телефонные линии. Объединение творческих усилий авторов окончилось успешно, их рассказ «Талисман» был опубликован в 1985 году.
В последнее время всё больше и больше профессиональных писателей применяют текстовые процессоры для повышения качества и ускорения своей работы. Но не только новеллисты, подобные Кингу и Штраубу, но и журналисты, авторы технических текстов, сценаристы, авторы учебников (в том числе и авторы настоящей книги), а также многие другие используют компьютеры при работе с текстами. Текстовый процессор значительно облегчает редактирование и сверку текстов. Кроме того, он освобождает от необходимости перепечатки текстов и тем самым экономит время. Наконец, применение специальных программ помогает выявлять и устранять орфографические ошибки и синтаксические ошибки.
Писатели, имеющие микрокомпьютеры, точно так же, могут соединяться с соответствующими банками данных. Конечно, это дополнительно экономит время, когда в процессе работы нужно провести какое-то исследование. Микрокомпьютеры писателей хранят их записи, освобождают от ведения бумажных дел, высылают счета на оплату принятых к публикации произведений.
В руках художника компьютер становится инструментом для рисования. Иллюстраторы, дизайнеры, карикатуристы, кинематографисты считают, что вычислительная техника предоставляем им новые возможности в их творческой деятельности. С помощью таких средств, как графопостроитель, графический планшет, световое перо, художники создают многоцветные рисунки, графики, географические карты и диаграммы.
Но почему всё же компьютеры популярны у профессиональных художников? Вы, наверное, уже догадались? Компьютер даёт художнику возможность легко и быстро вносить изменения и поправки в свои рисунки и диаграммы. Вы хотите, чтобы на рисунке мальчик был одет в красную рубашку, а не в синюю? Или чтобы автомобиль имел открывающийся верх, а не жесткий? Пожалуйста! Нет проблем. Электронная правка занимает куда меньше времени, чем правка ручная. Точно так же различные варианты сложных изображений могут быть сделаны в считанные минуты, и при этом нет необходимости каждый раз начинать работу сначала.
Вы не находите, что между писателями и художниками возникает сходство, когда они начинают работать с компьютером? Несмотря на то, что одни создают тексты, а другие – изображения, и те и другие благодаря компьютерам вносят в своё творчество ускорение, гибкость и удобство.
2.11. Компьютеры дома
Скажите, можно ли представить жизнь без электричества? Многие из нас считают применение электричества само собой разумеющимся. Вам захотелось съесть кусочек поджаренного хлеба – включаете тостер. Вы хотите узнать прогноз погоды – включаете радио или телевизор. Вам надо сделать уборку дома – включаете пылесос и принимаетесь за дело. Многие современные условия для отдыха и комфорта были бы невозможными без электричества.
А компьютер? Можете вы представить свою жизнь без компьютера? Кто-то, может, считает, что компьютер не является предметом первой необходимости в быту. Но это не так В последнее время вычислительная техника «проникла» в наш дом, причём не только в виде персонального компьютера, но и в виде «компьютера-невидимки». В ближайшее время подобные невидимки могут стать такими же существенными элементами нашей жизни, как и электричество.
Что представляет собой компьютер-невидимка? Это крохотный микропроцессор, который «спрятан» в окружающих вас предметах. У большинства людей дома один– два таких компьютера, у некоторых - больше. Вы думаете, что это не так? Тогда ознакомьтесь с перечнем предметов, в каждом из которых может быть микропроцессор:
Электронные часы Телевизор
Микроволновая плита Термостат
Радиоприёмник Телефон
Калькулятор Посудомойка
Стиральная машина Швейная машина
Фотокамера Пишущая машинка
Стереофонический Телефонный ответчик
Проигрыватель
И это только начало. Например, можно приспособить к входной двери «звонок», который будет исполнять музыку.
Теперь осмотритесь внимательно вокруг. Как, по-вашему, какие устройства могут быть компьютеризированы в будущем?
Большинство людей пока ещё не имеют персональных ЭВМ. Пока не имеют. Однако по мере снижения их стоимости всё больше и больше семей будет обзаводиться компьютерами. В самом деле, ведь ещё каких-нибудь десять лет назад ручной калькулятор стоил 60 долларов, и люди, которым он был действительно нужен, приходили в ужас. Сегодня же цена более мощного калькулятора в 10 раз меньше прежней, и даже малые дети пользуются им!
Можно не сомневаться, что по прошествии десятилетия компьютеры получат такое же распространение как сейчас калькуляторы.
Для каких же целей можно «заводить» дома персональный компьютер? Сейчас, например, некоторые семьи используют компьютер для поддержания нужной температуры и управления кондиционированием воздуха. Другие подключают к компьютерам поливки приусадебных участков. Микрокомпьютеры применяются для включения и выключения электрического освещения в соответствии с заданной программой, для системы охранной сигнализации и т.д.
Используя домашний компьютер, соответствующие программные средства и периферийные устройства, можно:
играть в компьютерные игры;
вести каталог своих коллекций почтовых марок;
проводить обработку текстов при написании документов, писем и т.п.;
входить в электронные сети связи и связываться с банками данных;
рассчитывать рацион диетпитания;
обучаться иностранным языкам, изучать историю и другие предметы;
рисовать;
играть на «музыкальных инструментах»;
планировать занятия физкультурой;
составлять собственные программы.
Этот список можно было бы продолжить, не говоря уже о том, что с годами он будет отражать новые возможности использования компьютеров.
3. Компьютеры как средство общения людей
Если на одном компьютере работают хотя бы два человека, у них уже возникает желание использовать этот компьютер для обмена информацией друг с другом. На больших машинах, которыми пользуются одновременно десятки, а то и сотни человек, для этого предусмотрены специальные программы, позволяющие пользователям передавать сообщения друг другу, а администратору - оповещать пользователей о новостях в системе.
Стоит ли говорить о том, что как только появилась возможность объединять несколько машин в сеть, пользователи ухватились за эту возможность не только для того, чтобы использовать ресурсы удаленных машин, но и чтобы расширить круг своего общения. Создаются программы, предназначенные для обмена сообщениями пользователей, находящихся на разных машинах. Из-за разнообразия компьютеров, операционных систем, способов соединения машин в сеть и целей, преследуемых при этом людьми, этих программ оказалось достаточно много и они не всегда совместимы между собой.
Наиболее универсальное средство компьютерного общения - это электронная почта. Она позволяет пересылать сообщения практически с любой машины на любую, так как большинство известных машин, работающих в разных системах, ее поддерживают.
Электронная почта во многом похожа на обычную почту. С ее помощью письмо - текст, снабженный стандартным заголовком (конвертом) - доставляется по указанному адресу, который определяет местонахождение машины и имя адресата, и помещается в файл, называемый почтовым ящиком адресата, с тем, чтобы адресат мог его достать и прочесть в удобное время. При этом между почтовыми программами на разных машинах существует соглашение о том, как писать адрес, чтобы все его понимали.
Электронная почта оказалась во многом удобнее обычной, "бумажной". Не говоря уже о том, что Вам не приходится вставать из-за компьютера и идти до почтового ящика, чтобы получить или отправить письмо, - электронной почтой сообщение в большинстве случаев доставляется гораздо быстрее, чем обычной; - стоит это дешевле; - для отправки письма нескольким адресатам не нужно печатать его во многих экземплярах, достаточно однажды ввести текст в компьютер;
если нужно перечитать, исправить полученное или составленное Вами письмо, или использовать выдержки из него, это сделать легче, поскольку текст уже находится в машине;
удобнее хранить большое количество писем в файле на диске, чем в ящике стола; в файле легче и искать;
и, наконец, экономится бумага.
Надежность электронной почты сильно зависит от того, какие используются почтовые программы, насколько удалены друг от друга отправитель и адресат письма, и особенно от того, в одной они сети, или в разных. В наших условиях, пожалуй, лучше полагаться на электронную почту, чем на простую. Если письмо все-таки потерялось, Вы об этом сможете узнать достаточно скоро и послать новое.
Обычно программы, предназначенные для пересылки писем от одного человека другому, поддерживают и такую возможность, как почтовые списки. Если группа людей, объединенных общими интересами, хочет поддерживать дискуссию на какую-нибудь тему длительное время, они создают такой список, выделяют для него какое-либо имя, после чего все сообщения, посланные на это имя, рассылаются всем участникам группы. Предполагается, что у такой группы должен быть администратор, к которому можно обратиться, если Вы хотите, чтобы Вас включили в группу, исключили из нее, или если у Вас изменился адрес.
Если группа становится очень большой, администратору прибавляется работы. Кроме того, большим группам неудобно пользоваться почтовыми списками потому что:
- каждый из участников группы должен хранить у себя весь список;
- сообщения посылаются каждому из участников группы отдельно; если четыре участника группы находятся в одной локальной сети, каждому все равно присылается отдельная копия каждого сообщения; если десять участников группы находятся на одной большой машине - на эту машину приходит по десять копий каждого сообщения, по одной на каждого члена группы. При больших масштабах это очень непрактично;
- если Вы хотите ссылаться в ходе дискуссии на полученные ранее сообщения, Вам приходится хранить весь архив у себя, а он может занимать очень много места;
- поскольку почтовые списки распространяются и принимаются теми же программами, что и обычная почта, если Вы участвуете в нескольких почтовых списках, сообщения от разных групп приходят вперемежку, и Вам приходится самому отделять сообщения одной группы от другой и от отдельных писем.
Чтобы избежать этих неудобств, при общении очень больших групп людей используется система, независимая от электронной почты:
- компьютерная конференция. Самая большая компьютерная конференция
- USENET - объединяет сотни тысяч машин по всему миру. Ее устройство напоминает доску объявлений, и, с другой стороны, газету.
Никакого списка участников конференции не существует. Получать и отправлять сообщения может любой, чья машина связана с какой-нибудь другой машиной, которая получает сообщения конференции. Все рассылаемые сообщения разделены на группы по темам, и для того,
чтобы получать сообщения группы, надо на эту группу подписаться, то есть включить имя этой группы в список на своей машине. Сетевое программное обеспечение, обслуживающее конференцию USENET, из всех предлагаемых сообщений выбирает сообщения, относящиеся к группам из Вашего списка. Посылая сообщение, Вы помечаете, к какой группе оно относится, и все, кто подписан на эту группу, Ваше сообщение получат.
Такое устройство конференции позволяет Вам получать все сообщения по интересующим Вас темам, независимо от того, кто их написал, и рассылать сообщение, не беспокоясь об адресах получателей - его прочтут те, кого оно может заинтересовать.
Компьютерная конференция может быть полезна тем, кто хочет узнать о новых товарах, книгах или фильмах, через нее очень удобно распространять информацию о замеченных ошибках в программах и о способах их исправить, она просто незаменима для любителей поболтать на любимую тему со своими единомышленниками во всех уголках Земли, и, конечно же, для научных дискуссий. При помощи конференции можно обсуждать интересующую тему в такой компании, собрать которую в одном месте для личной беседы стоило бы бешеных денег и непредсказуемых затрат времени и сил. Список существующих групп занимает несколько страниц. В нем можно найти группы для специалистов по древнегреческой культуре и для любителей рок-музыки, для обсуждения секса и для обмена кулинарными рецептами, дискуссию о правах женщин и группы, посвященные разным компьютерным играм.
Программы, обслуживающие конференцию, достаточно умны для того, чтобы присылать по одной копии сообщения на машину, независимо от того, сколько пользователей на этой машине будут его читать; они также предоставляют возможность обращаться к старым сообщениям.
При пользовании электронной почтой и компьютерной конференцией могут возникнуть проблемы, если не обращать внимания на устройство физических сетей, на которых они работают.
Разнообразие сетей компьютеров сложилось исторически. Конечно, было бы лучше, если бы все машины на Земле были соединены между собой одним и тем же способом, передавали друг другу данные в одинаковом, раз и навсегда установленном виде, и при помощи одних и тех же программ. Но так не получается. Началось с того, что отдельные страны, фирмы, производящие компьютеры, университеты, крупные организации, производители программного обеспечения, военные стали создавать свои собственные сети. И только потом оказалось возможным соединить эти специализированные сети между собой и прийти к некоторым соглашениям о стандартах.
Кроме того, не может быть стандарта на все случаи жизни - сегодня сети передают тексты и изображения, завтра они будут передавать движущиеся изображения и звук.
Компьютеры соединяются при помощи кабеля, по которому они могут передавать сообщения друг другу. Поскольку тянуть кабель между каждыми двумя машинами было бы слишком дорого, сеть организована так, что для того, чтобы попасть с машины A на машину B, сообщение может проходить через несколько промежуточных машин. На каждой машине работают специальные программы, которые получают сообщение и разбираются, куда его отправлять дальше. Так же, как у каждого дома в городе есть почтовый адрес, каждый компьютер в сети имеет имя, по которому к нему можно обращаться.
Машины, которые не соединены с другими кабелем, могут обмениваться сообщениями с другими по телефонным линиям через модем. Для этого машина, у которой есть сообщение для другой, должна до нее дозвониться, договориться о передаче данных и передать сообщение.
Это выходит медленнее и менее надежно, чем по прямому проводу, но если машина расположена далеко от остальных, и данные передаются не очень часто, подключать ее напрямую может оказаться неудобно и слишком дорого.
Разные сети различаются способами соединения машин друг с другом, скоростью, с которой передаются сообщения, системой, по которой машинам даются имена, и соглашениями о том, в каком виде должно быть сообщение (например, максимальный размер письма, который принимает электронная почта, или пишется ли адрес большими или малыми буквами). Соглашения о форме сообщений и правилах их передачи называются протоколами.
Для того, чтобы послать сообщение с машины, подключенной к одной сети, на машину в другой сети, нужно найти промежуточную машину, подключенную к обеим, через которую сообщение и пойдет. Такая машина называется мостом между этими сетями. Ясно, что между двумя сетями может быть несколько мостов (впрочем, может и не быть совсем, и тогда обмена сообщениями нет, или он идет через промежуточную сеть, с которой есть мосты у обеих).
Internet - глобальная компьютерная сеть, охватывающая весь мир. Сегодня Internet имеет около 15 миллионов абонентов в более чем 150 странах мира. Ежемесячно размер сети увеличивается на 7-10%. Internet образует как бы ядро, обеспечивающее связь различных информационных сетей, принадлежащих различным учреждениям во всем мире, одна с другой.
Internet предоставляет уникальные возможности дешевой, надежной и конфиденциальной глобальной связи по всему миру. Это оказывается очень удобным для фирм имеющих свои филиалы по всему миру, транснациональных корпораций и структур управления. Обычно, использование инфраструктуры Internet для международной связи обходится значительно дешевле прямой компьютерной связи через спутниковый канал или через телефон.
Электронная почта - самая распространенная услуга