«Молекулярные компьютеры» умеют находить нужные клетки

«Молекулярные компьютеры» умеют находить нужные клетки

  • ГАПОУ КО «Калужский колледж экономики и технологий»
  • Компьютеры будущего
  • Выполнила
  • Студентка группы ТХ-31
  • Помозова Дарья
  • Проверила преподаватель

Лавриеня И.А.

Калуга, 2019г

«Молекулярные компьютеры» умеют находить нужные клетки

Компьютер будущего должен облегчить и упростить жизнь человека ещё в десятки раз» width=»640″>

Введение

Двадцать лет назад, компьютер считался роскошью, и увидеть его можно было крайне редко. Компьютерами пользовались только огромные предприятия.

Теперь же компьютер имеется в каждом доме Примерно в 2020-2025 годах должны появиться молекулярные компьютеры, квантовые компьютеры, биокомпьютеры и оптические компьютеры.

Компьютер будущего должен облегчить и упростить жизнь человека ещё в десятки раз

«Молекулярные компьютеры» умеют находить нужные клетки

  1. Актуальность  моей работы заключается в том, что Значение
  2. компьютеров во всех сферах человеческой деятельности на
  3. современном этапе постоянно возрастает, что связано с
  4. появлением новейших достижений в области техники и технологии,
  5. результатами научных исследований. Развитие прогресса в науке и
  6. технике идет в направлении новых информационных технологий.
  7. Цель исследования: узнать больше информации о компьютерах
  8. Задачи:
  • Узнать для чего что такое компьютер и из чего он состоит
  • Рассмотреть компьютеры новых технологий
  • Сравнить какой компьютер будет превышать по удобству все остальные

«Молекулярные компьютеры» умеют находить нужные клетки

Компьютер

Компьютер-(англ. computer — «вычислитель») — машина для проведения вычислений. Компьютер способен обрабатывать информацию по заранее определённому алгоритму. Кроме того, большинство компьютеров способны сохранять информацию и осуществлять поиск информации, выводить информацию на различные виды устройств вывода информации.

«Молекулярные компьютеры» умеют находить нужные клетки

Назначение компьютера

  Компьютер, обеспечивает доступ к Интернету и возможность работы с текстом, хранение различной информации, а так же предназначен для редактирования видео,работы с аудио, CAD/CAM или анимации.

«Молекулярные компьютеры» умеют находить нужные клетки

  • Новых технологии и процессы
  • Биокомпьютеры
  • Молекулярные компьютеры
  • Оптические компьютеры
  • Квантовые компьютеры

«Молекулярные компьютеры» умеют находить нужные клетки

Молекулярные компьютеры

«Молекулярные компьютеры» умеют находить нужные клетки

А если научиться делать компьютеры не трехслойными, а трехмерными, преодолев ограничения процесса плоской литографии, применяемого для изготовления микропроцессоров сегодня, преимущества станут еще больше.» width=»640″>

Компания Hewlett-Packard объявила о первых успехах в изготовлении компонентов, из которых могут быть построены мощные молекулярные компьютеры.

Ученые из HP и Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе объявили о том, что им удалось заставить молекулы ротаксана переходить из одного состояния в другое — по существу, это означает создание молекулярного элемента памяти. Сама идея этих логических элементов не является революционной: кремниевые микросхемы содержат миллиарды таких же.

Но преимущества в потребляемой энергии и размерах способны сделать компьютеры вездесущими. Молекулярный компьютер размером с песчинку может содержать миллиарды молекул.

А если научиться делать компьютеры не трехслойными, а трехмерными, преодолев ограничения процесса плоской литографии, применяемого для изготовления микропроцессоров сегодня, преимущества станут еще больше.

«Молекулярные компьютеры» умеют находить нужные клетки

Биокомпьютеры

«Молекулярные компьютеры» умеют находить нужные клетки

  • Применение в вычислительной технике биологических материалов позволит со временем уменьшить компьютеры до размеров живой клетки. Пока эта чашка Петри, наполненная спиралями ДНК, или нейроны, взятые у пиявки и подсоединенные к электрическим проводам.
  • Ихуд Шапиро из Вейцманоского института естественных наук соорудил пластмассовую модель биологического компьютера высотой 30 см. Если бы это устройство состояло из настоящих биологических молекул, его размер был бы равен размеру одного из компонентов клетки — 0,000025 мм. По мнению Шапиро, современные достижения в области сборки молекул позволяют создавать устройства клеточного размера, которое можно применять для биомониторинга.
  • Билл Дитто из Технологического института штата Джорджия провел интересный эксперимент, подсоединив микродатчики к нескольким нейронам пиявки. Он обнаружил, что в зависимости от входного сигнала нейроны образуют новые взаимосвязи.

Оптические компьютеры

  • Оптоволокно стало предпочтительным материалом для широкополосной связи, всем традиционным кремниевым устройствам, чтобы передать информацию на расстояние нескольких миль, приходится каждый раз преобразовывать электрические сигналы в световые и обратно.
  • Эти операции можно упростить, если заменить электронные компоненты чисто оптическими. Первыми станут оптические повторители и усилители оптоволоконных линий дальней связи, которые позволят сохранять сигнал в световой форме при передаче через все океаны и континенты. Со временем и сами компьютеры перейдут на оптическую основу, хотя первые модели, по-видимому, будут представлять собой гибриды с применением света и электричества. Оптический компьютер может быть меньше электрического, так как оптоволокно значительно тоньше (и быстрее) по сравнению с сопоставимыми по ширине полосы пропускания электрическими проводниками. По существу, применение электронных коммутаторов ограничивает быстродействие сетей примерно 50 Гбит/с.
  • Недавно компания Quest Communications проложила оптический кабель с 96 волокнами (48 из них она зарезервировала для собственных нужд), причем по каждому волокну может пропускаться до восьми световых лучей с разной длиной волны. Возможно, что при дальнейшем развитии технологии мультиплексирования число лучей увеличится еще больше, что позволит расширять полосу пропускания без замены кабеля.

Квантовые компьютеры

  • Квантовый компьютер будет состоять из компонентов субатомного размера и работать по принципам квантовой механики.
  • Теоретики утверждают, что компьютер, построенный на принципах квантовой механики, будет давать точные ответы, исключая возможность ошибки. Так как в основе квантовых вычислений лежат вероятностные законы, каждый q-бит на самом деле представляет собой и «1», и «0» с разной степенью вероятности. В результате действия этих законов менее вероятные (неправильные) значения практически исключаются.

Компьютер без клавиатуры и дисплея

Проектировщик-дизайнер Якуб Захор предложил концепт портативного компьютера, который позволяет пользователям управлять устройством везде, где есть ровная поверхность, которая будет выступать в роли «дисплея».

Настольный компьютер будет состоять из системного блока размером с мышь.

Зато он оснащён камерами и малогабаритным проектором, способным отображать голографическое изображение высокого качества на любой удобной поверхности, в том числе и стеклянной

RollTop: складной ноутбук

RollTop – это ноутбук с гибким 17-дюймовым дисплеем, который может сворачиваться как рулон бумаги, предоставляя пользователю максимальное удобство при переноске. Ноутбук оснащён складывающимся OLED дисплеем, поддерживающим сенсорное управление с функцией мультитач, что делает его лёгким и функциональным.

При желании девайс может превратиться в 13-дюймовый планшетный компьютер. Помимо сенсорной в гаджет встроена полноценная кнопочная клавиатура, что очень пригодится для работы с набором текстов.

В сложенном виде этот компактный ноутбук можно с лёгкостью носить как сумку, ремень которой перебрасывается через плечо.

HP LiM

Концепт компьютера следующего поколения от Hewlett-Packard под названием LiM (LessisMore – что означает «меньше означает больше») представляет собой небольшой системный блок, напоминающий пустой фотоальбом и 19-дюймовый абсолютно прозрачный сенсорный дисплей, который выглядит как кусок стекла. Всё это дополняет сенсорная панель, выполняющая роль компьютерной мыши, и тонкая беспроводная клавиатура.

Лэптоп B-membrane

Этот фантастический компьютер был разработан корейским дизайнером Вон-Сеок Ли. Мембранная клавиатура появляется в основании устройства лишь в то время, когда она необходима. С её помощью можно ввести текст, а вот монитор в этом гаджете не предусмотрен. Вместо него изображение можно проецировать на любую поверхность при помощи вращающегося проектора.

Гибкий раздвижной дисплей Horizon

Этот стационарный компьютер оснащён гибким OLED экраном. Пользователям больше не придётся беспокоится о размерах монитора, потому что дисплей этого концепта можно будет растянуть до необходимой величины

  • Этот стационарный компьютер оснащён гибким OLED экраном. Пользователям больше не придётся беспокоится о размерах монитора, потому что дисплей этого концепта можно будет растянуть до необходимой величины

Концепт Napkin PC

Дизайнер Эйвери Холлмен придумал концепцию компьютера, который станет весьма полезным инструментом в конференц-залах. Его дизайн напоминает держать для салфеток, в котором расположены несколько сенсорных дисплеев, объединённых в единую сеть. Цифровая ручка позволит пользователям рисовать прямо на сенсорном экране.

Концепт компьютера InOne

InOne или компьютер «всё в одном» предполагает наличие 22-дюймового дисплея, клавиатуры, тачпада, динамиков и цифрового планшета. Все эти составляющие объединены в один корпус и связаны по беспроводной сети. Планшет отображает всё, что вы напишите или нарисуете, поэтому не будет никакой необходимости поднимать глаза на экран.

  1. КОМПЬЮТЕРЫ БЛИЖАЙШЕГО БУДУЩЕГО: 5 КОНЦЕПТУАЛЬНЫХ ПРОЕКТОВ
  2. ROBOTHESPIAN
  3. RAZER PROJECT CHRISTINE
  4. SONY LIFE SPACE UX
  5. TOSHIBA 5-IN-1
  6. ASUS TRANSFORMER BOOK DUET TD300

RAZER PROJECT CHRISTINE

« Проект Кристина » – разработка известнейшего производителя игровых компьютерных манипуляторов и самих игровых компьютеров американской компании Razer «Кристина» представляет собой модульный персональный компьютер, который собирается из отдельных блоков, устанавливаемых в специальную раму.

Начинка такой машины может быть любой, то есть нет никаких ограничений по выбору процессоров, памяти, графических ускорителей, накопителей, блоков питания и прочих комплектующих. При этом сами модули могут устанавливаться и заменяться за считаные секунды.

Одно из принципиальных свойств проекта «Кристина» заключается в том, что пользователь, по крайней мере теоретически, может мгновенно изменять конфигурацию своего компьютера в зависимости от возникающих задач

TOSHIBA 5-IN-1

После выхода первого Microsoft Surface RT в октябре 2012 года каждый уважающий себя производитель компьютеров считает своим долгом разработать собственный гибридный планшет под управлением Windows RT: сегодня речь идёт уже о версии 8.1. При этом иногда у конструкторов получаются довольно странные изделия, как, например, прошлогодний  Acer Aspire R7  – 15,6-дюймовый ноутбук, способный превращаться в трансформер, планшет и даже в десктоп.

Читайте также:  Лимфома желудка – симптомы и прогноз, лечение лимфомы желудка

ASUS TRANSFORMER BOOK DUET TD300

Transformer Book Duet – это одновременно и ноутбук под управлением «полноценной» Windows 8.1 Standart, и планшет со съёмной клавиатурой на базе Android 4.2.2, причём переключение между этими ОС занимает считаные секунды, и для этого достаточно нажатия одной кнопки.

Фирменная технология Instant Switch обеспечивает полный доступ каждой системы ко всем аппаратным ресурсам, причём при переключении делается «снимок» состояния предыдущей ОС – и при повторном переключении вы возвращаетесь к тому же самому месту, на котором закончили свою работу.

SONY LIFE SPACE UX

Life Space UX – это ультракороткофокусный видеопроектор с разрешением 4K, способный выводить картинку с диагональю до 147 дюймов с минимального расстояния до стены. 

ROBOTHESPIAN

  RoboThespian – воплощение своеобразного британского юмора, антропоморфный робот-актёр ростом с человека, который работает на основе обычного персонального компьютера и способен в некотором смысле общаться с окружающими. Робота RoboThespian можно приобрести примерно за £55 тыс. (около $90 тыс.)

Заключение

Технологии не стоят на месте, возможно через несколько десятков лет компании предложат совершенно новый взгляд на компьютеры. Нельзя с уверенностью сказать что, какой то из озвученных в данном проекте компьютер будет пользоваться такой же популярностью что и привычные нам компьютеры

«Молекулярные компьютеры» умеют находить нужные клетки | Клиники «Евроонко»

Ученые разработали наноразмерные «компьютеры» из синтетических белков, которые умеют точно находить клетки с определенным набором молекулярных маркеров на поверхности.

Нужно лишь «запрограммировать» такого микроскопического «робота» и ввести в организм пациента, а дальше он будет сам искать нужные клетки.

Ожидается, что это изобретение поможет сделать новый большой шаг в развитии персонализированного лечения рака.

Раковые клетки очень похожи на нормальные, поэтому так сложно создать лекарства, которые поражали бы их прицельно.

Например, классические химиопрепараты поражают все быстро размножающиеся клетки, из-за этого у пациента могут развиваться различные побочные эффекты. И все же у раковых клеток есть некоторые отличия на молекулярном уровне.

Знания о них помогли создать такие современные методы лечения рака, как таргетная терапия, иммунотерапия.

20 августа в журнале Science была опубликована статья американских ученых, в которой они рассказали, как создали наноразмерные «компьютеры», способные распознавать опухолевые клетки по определенным сочетаниям молекул-маркеров на их поверхности. Эти нанороботы полностью самостоятельны и способны четко следовать заданной программе.

Марк Ладжое (Marc Lajoie), ведущий автор исследования, объясняет:

Нам хотелось решить одну из ключевых проблем современной медицины: как прицельно воздействовать на клетки с заданными характеристиками в сложной среде. К сожалению, у большинства клеток на поверхности нет единого маркера, по которому их можно было бы точно идентифицировать. Мы создали механизм, который позволяет распознавать практически любую клетку по комбинации нескольких маркеров.

Новая технология получила название Co-LOCKR (Colocalization-dependant Latching Orthogonal Cage/Key pRoteins). Нанокомпьютер состоит из нескольких белков, которые по отдельности неактивны. Когда они соединяются с маркерами на поверхности раковой клетки, их форма меняется, и активируется своего рода «молекулярный маяк».

Эти «маяки» могут запустить определенные события, например, подать сигнал иммунной клетке, чтобы она активировалась и уничтожила раковую.

Во время эксперимента авторы разработки смешали частицы Co-LOCKR с CAR T-клетками (клетки с химерным рецептором антигена, «обученные» атаковать клетки с определенным маркером) и опухолевыми клетками, на поверхности которых присутствовали разные комбинации молекул-маркеров. В итоге Co-LOCKR распознавали клетки со строго заданной комбинацией маркеров и заставляли T-лимфоциты их атаковать. Клетки, на поверхности которых присутствовал «маркер здоровья», оставались невредимыми.

Александр Солтер (Alexander Salter), другой ведущий автор исследования, отмечает:

T-клетки — очень эффективные убийцы. Тот факт, что мы можем заставить их атаковать только клетки с нужным набором антигенов и игнорировать «правильные» клетки, полностью меняет правила игры.

Новая методика работает быстрее и эффективнее, чем классическая CAR T-клеточная терапия. Авторы разработки считают, что ее можно будет применять в качестве иммунотерапии и генной терапии при онкологических и других заболеваниях.

Напомним, что CAR T-клеточная терапия, во время которой используют специально «обученные» T-лимфоциты, уже хорошо себя показала: например, несколько лет назад американским ученым удалось победить с помощью нее рак молочной железы IV стадии.

К сожалению, этот метод все еще остается в разряде экспериментальных. Но уже активно используется другая разновидность иммунотерапии с применением ингибиторов контрольных точек.

Эти препараты блокируют молекулы, которые мешают иммунной системе распознавать и уничтожать раковые клетки.

Ингибиторы контрольных точек вызывают меньше побочных эффектов по сравнению с классическими химиопрепаратами и помогают продлевать жизнь пациентов с запущенным раком. В Европейской клинике применяются все препараты из этой группы, зарегистрированные на территории России.

Источник: sciencedaily.com.

Молекулярные компьютеры

Вступление

Будущее может быть разным, и путей к нему тоже много, но ни то, ни другое предсказать невозможно. И все же кое-какие широкие штрихи набросать можно, причем в большинстве сценариев прогресс приводит к изменению способа нашего общения, объема информации, с которой нам придется иметь дело, и, возможно, даже наших природных способностей.

Технология микропроцессоров уже приближается к фундаментальным ограничениям. Следуя закону Мура, к 2010–2020 годам размеры транзистора должны уменьшиться до четырех-пяти атомов. Рассматриваются многие альтернативы, но, если они не будут реализованы в массовом производстве, закон Мура перестанет работать.

Этот закон (вернее, прогноз соучредителя Intel Гордона Мура) гласит, что плотность транзисторов в микросхеме удваивается каждые полтора года, и все последние 20 лет он выполнялся. Если в начале нового столетия пост производительности микропроцессоров прекратится, в вычислительной технике наступит стагнация.

Но возможно, что вместо этого произойдет технологический скачок с тысячекратным увеличением мощности компьютеров.

Последний сценарий очень привлекателен. Мало того, что целый ряд технологий получит необходимое развитие, разработки в одних областях помогут продвижению других.

Инженер Рэй Курцвейл (Ray Kurzweil) называет это «законом взаимного усиления выгод».

Когда в развитии какой-то области происходит скачок, время между открытиями сокращается и предыдущие достижения накладываются на следующие, что еще больше ускоряет прогресс.

К технологиям, способным экспоненциально увеличивать обрабатывающую мощность компьютеров, следует отнести молекулярные или атомные технологии; ДНК и другие биологические материалы; трехмерные технологии; технологии, основанные на фотонах вместо электронов; и наконец, квантовые технологии, в которых используются элементарные частицы.

Если на каком-нибудь из этих направлений удастся добиться успеха, то компьютеры могут стать вездесущими. А если таких успешных направлений будет несколько, то они распределятся по разным нишам.

Например, квантовые компьютеры будут специализироваться на шифровании и поиске в крупных массивах данных, молекулярные – на управлении производственными процессами и микромашинах, а оптические – на средствах связи.

Возможности современного производства пока не позволяют наладить недорогое массовое изготовление подобных устройств. Однако многие ученые уверены в том, что решение будет найдено. Уже есть свидетельства определенного взаимного усиления выгод по Курцвейлу.

Например, эффективность «генетических чипов» удалось повысить (а стоимость – понизить) благодаря использованию других чипов, содержащих полмиллиона маленьких зеркал, – первоначально они предназначались для оптических систем связи.

Цифровая микрозеркальная система (Digital Micromirror Device, DMD) от Texas Instruments применялась даже для демонстрации последней серии фильма «Звездные войны». Точно так же микромашины (MEMS) изготавливаются с применением технологии травления, разработанной для производства электронных микросхем.

В этих устройствах датчики сочетаются с микроприводами, что позволяет им выполнять физические действия. Возможно даже, что MEMS помогут в создании компьютеров атомных размеров, необходимых для квантовых вычислений.

В наступающем веке вычислительная техника сольется не только со средствами связи и машиностроения, но и с биологическими процессами, что откроет такие возможности, как создание искусственных имплантантов, интеллектуальных тканей, разумных машин, «живых» компьютеров и человеко-машинных гибридов.

Если закон Мура проработает еще 20 лет, уже в 2020 году компьютеры достигнут мощности человеческого мозга – 20000000 миллиардов операций в секунду (это 100 млрд. нейронов умножить на 1000 связей одного нейрона и на 200 возбуждений в секунду). А к 2060 году компьютер сравняется по силе разума со всем человечеством.

Одной вероятности подобной перспективы достаточно, чтобы отбросить любые опасения по поводу применения био- и генной инженерии для расширения способностей человека.

«Я не верю в научную фантастику типа «Звездного пути», где через 400 лет люди остаются прежними, – сказал астрофизик Стивен Хокинг, выступая в прошлом году в Белом доме. – По-моему, человеческая раса и сложность ее ДНК очень скоро начнут меняться».

Однако для этого вычислительная техника будущего столетия должна вобрать в себя некоторые новейшие технологии. Ниже приводится обзор нескольких новых технологий и процессов, способных не только обеспечить продолжение действия закона Мура, но и превратить его из линейного в прогрессирующий.

  • Давайте совершим маленькую экскурсию и представим себе как будет развиваться будущее, что нового будет в нем, и какие технологии будут властвовать там.
  • Молекулярные компьютеры
  • Итак, первая наша остановка будет совершена на остановке Молекулярные компьютеры. Давайте совершим экскурс в историю…
Читайте также:  Рак шеи: локализация, симптомы, диагностика, лечение

В 2006 году компания Hewlett-Packard объявила о первых успехах в изготовлении компонентов, из которых могут быть построены мощные молекулярные компьютеры. Ученые из HP и Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA) объявили о том, что им удалось заставить молекулы ротаксана переходить из одного состояния в другое – по существу, это означает создание молекулярного элемента памяти.

Следующим шагом должно стать изготовление логических ключей, способных выполнять функции И, ИЛИ и НЕ.

Весь такой компьютер может состоять из слоя проводников, проложенных в одном направлении, слоя молекул ротаксана и слоя проводников, направленных в обратную сторону.

Конфигурация компонентов, состоящих из необходимого числа ячеек памяти и логических ключей, создается электронным способом. По оценкам ученых HP, подобный компьютер будет в 100 млрд. раз экономичнее современных микропроцессоров, занимая во много раз меньше места.

Кроме того, молекулярные технологии сулят появление микромашин, способных перемещаться и прилагать усилие. Причем для создания таких устройств можно применять даже традиционные технологии травления. Когда-нибудь эти микромашины будут самостоятельно заниматься сборкой компонентов молекулярного или атомного размера.

Первые опыты с молекулярными устройствами еще не гарантируют появления таких компьютеров, однако это именно тот путь, который предначертан всей историей предыдущих достижений. Массовое производство действующего молекулярного компьютера вполне может начаться где-нибудь между 2010 и 2015 годами.

Биокомпьютеры

Следующей нашей остановкой будет Биокомпьютеры. Некоторые считают, что разработка таких компьютеров должна будет основываться на генетическое инженерии. Давайте посмотрим, так ли это?

Применение в вычислительной технике биологических материалов позволит со временем уменьшить компьютеры до размеров живой клетки.

Пока эта чашка Петри, наполненная спиралями ДНК, или нейроны, взятые у пиявки и подсоединенные к электрическим проводам.

По существу, наши собственные клетки – это не что иное, как биомашины молекулярного размера, а примером биокомпьютера, конечно, служит наш мозг.

Ихуд Шапиро из Вейцманоского института естественных наук соорудил пластмассовую модель биологического компьютера высотой 30 см.

Если бы это устройство состояло из настоящих биологических молекул, его размер был бы равен размеру одного из компонентов клетки – 0,000025 мм.

По мнению Шапиро, современные достижения в области сборки молекул позволяют создавать устройства клеточного размера, которое можно применять для биомониторинга.

Более традиционные ДНК-компьютеры в настоящее время используются для расшифровки генома живых существ. Пробы ДНК применяются для определения характеристик другого генетического материала: благодаря правилам спаривания спиралей ДНК, можно определить возможное расположение четырех базовых аминокислот (A, C, T и G).

Чтобы давать полезную информацию, цепочки ДНК должны содержать по одному базовому элементу. Это достигается при помощи луча света и маски.

Для получения ответа на тот или иной вопрос, относящийся к геному, может потребоваться до 80 масок, при помощи которых создается специальный чип стоимостью более 12 тыс. дол.

Здесь-то и пригодилась микросхема DMD от Texas Instruments: ее микрозеркала, направляя свет, исключают потребность в масках.

Билл Дитто из Технологического института штата Джорджия провел интересный эксперимент, подсоединив микродатчики к нескольким нейронам пиявки. Он обнаружил, что в зависимости от входного сигнала нейроны образуют новые взаимосвязи.

Вероятно, биологические компьютеры, состоящие из нейроподобных элементов, в отличие от кремниевых устройств, смогут искать нужные решения посредством самопрограммирования.

Дитто намерен использовать результаты своей работы для создания мозга роботов будущего.

Оптические компьютеры

Следующая остановка мне кажется интересней и более приближенной к реальности, чем другие. Чем? Давайте разберемся…

По сравнению с тем, что обещают молекулярные или биологические компьютеры, оптические ПК могут показаться не очень впечатляющими.

Однако ввиду того, что оптоволокно стало предпочтительным материалом для широкополосной связи, всем традиционным кремниевым устройствам, чтобы передать информацию на расстояние нескольких миль, приходится каждый раз преобразовывать электрические сигналы в световые и обратно.

Эти операции можно упростить, если заменить электронные компоненты чисто оптическими. Первыми станут оптические повторители и усилители оптоволоконных линий дальней связи, которые позволят сохранять сигнал в световой форме при передаче через все океаны и континенты.

Со временем и сами компьютеры перейдут на оптическую основу, хотя первые модели, по-видимому, будут представлять собой гибриды с применением света и электричества. Оптический компьютер может быть меньше электрического, так как оптоволокно значительно тоньше (и быстрее) по сравнению с сопоставимыми по ширине полосы пропускания электрическими проводниками.

По существу, применение электронных коммутаторов ограничивает быстродействие сетей примерно 50 Гбит/с.

Чтобы достичь терабитных скоростей потребуются оптические коммутаторы (уже есть опытные образцы). Это объясняет, почему в телекоммуникациях побеждает оптоволокно: оно дает тысячекратное увеличение пропускной способности, причем мультиплексирование позволяет повысить ее еще больше. Инженеры пропускают по оптоволокну все больше и больше коротковолновых световых лучей.

В последнее время для управления ими применяются чипы типа TI DMD с сотнями тысяч микрозеркал. Если первые трансатлантические медные кабели позволяли передавать всего 2500 Кбит/с, то первое поколение оптоволоконных кабелей – уже 280 Мбит/с.

Кабель, проложенный сейчас, имеет теоретический предел пропускной способности в 10 Гбит/с на один световой луч определенной длины волны в одном оптическом волокне.

Целиком оптические компьютеры появятся через десятилетия, но работа в этом направлении идет сразу на нескольких фронтах. Например, ученые из университета Торонто создали молекулы жидких кристаллов, управляющие светом в фотонном кристалле на базе кремния. Они считают возможным создание оптических ключей и проводников, способных выполнять все функции электронных компьютеров.

Однако прежде чем оптические компьютеры станут массовым продуктом, на оптические компоненты, вероятно, перейдет вся система связи – вплоть до «последней мили» на участке до дома или офиса. В ближайшие 10 лет оптические коммутаторы, повторители, усилители и кабели заменят электрические компоненты.

Квантовые компьютеры

Дальше мы перейдем в область фантастики. Многие фантасты много лет назад писали про квантовые компьютеры. Но на мой взгляд, фантасты тогда имели мало представления о том что же это такое. Давайте ознакомимся с технологией, и поймем – что же это за зверь квантовый такой?

Итак, квантовый компьютер будет состоять из компонентов субатомного размера и работать по принципам квантовой механики. Квантовый мир – очень странное место, в котором объекты могут занимать два разных положения одновременно. Но именно эта странность и открывает новые возможности.

Например, один квантовый бит может принимать несколько значений одновременно, то есть находиться сразу в состояниях «включено», «выключено» и в переходном состоянии.

32 таких бита, называемых q-битами, могут образовать свыше 4 млрд комбинаций – вот истинный пример массово-паралельного компьютера. Однако, чтобы q-биты работали в квантовом устройстве, они должны взаимодействовать между собой.

Пока ученым удалось связать друг с другом только три электрона.

Уже есть несколько действующих квантовых компонентов – как запоминающих, так и логических. Теоретически квантовые компьютеры могут состоять из атомов, молекул, атомных частиц или «псевдоатомов». Последний представляет собой четыре квантовых ячейки на кремниевой подложке, образующих квадрат, причем в каждой такой ячейке может находиться по электрону.

Когда присутствуют два электрона, силы отталкивания заставляют их размещаться по диагонали. Одна диагональ соответствует логической «1», а вторая – «0». Ряд таких ячеек может служить проводником электронов, так как новые электроны будут выталкивать предыдущие в соседние ячейки. Компьютеру, построенному из таких элементов, не потребуется непрерывная подача энергии.

Однажды занесенные в него электроны больше не покинут систему.

Теоретики утверждают, что компьютер, построенный на принципах квантовой механики, будет давать точные ответы, исключая возможность ошибки.

Так как в основе квантовых вычислений лежат вероятностные законы, каждый q-бит на самом деле представляет собой и «1», и «0» с разной степенью вероятности.

В результате действия этих законов менее вероятные (неправильные) значения практически исключаются.

Насколько близко люди подошли к действующему квантовому компьютеру? Прежде всего необходимо создать элементы проводников, памяти и логики. Кроме того, эти простые элементы нужно заставить взаимодействовать друг с другом.

Наконец, нужно встроить узлы в полноценные функциональные чипы и научиться тиражировать их.

По оценкам ученных, прототипы таких компьютеров могут появиться уже в 2010 году, а в 2015–2020 годах должно начаться их массовое производство.

Читайте также:  Лейкоз у коров: опасность заболевания для человека

» Молекулярные компьютеры. Искусственный интеллект. Нейронные сети. INTERNET 2 — Статьи. Обзор решений форума программистов

Posted by Chas under Статьи

Процветание или прозябание?

  • Не каждый умеет танцевать под музыку грядущего.
  • Станислав Ежи Лец

     HI, читатель!!! Я хотел бы в этой статье изложить свои мысли о том, что нас ждёт в будущем, вкратце рассказать о новых технологиях, которые уже на пороге и вот-вот разразят новую революцию в мировом сообществе.      Я думаю, что разумнее будет начать с описания новых технологий, а уж потом поразмышлять о грядущем.

Молекулярные компьютеры.

     Молекулярная вычислительная техника является одним из вариантов развития компьютерной индустрии в будущем. Элементы этой техники в сотни раз будут меньше нынешних кремниевых аналогов. Сегодня можно сказать, многочисленные технологии уже отработаны, создание же жизнеспособного прототипа молекулярного компьютера остается пока мечтой.

Искусственный интеллект.

     Это, на мой взгляд, одно из самых интересных, перспективных и загадочных направлений будущего. Вы только представьте себе как это интересно – машина, способная мыслить как мы. Одна только мысль об этом заставляет нас задуматься о будущем всего человечества.

Ведь ИИ – это очень опасная штука!!! Я считаю, что если человечеству удастся создать ИИ, то тогда кинофильмы “Матрица”, “Терминатор” и им подобные станут реальностью.

     Начало эры искусственного интеллекта приходится на середину прошлого века, когда Алан Тьюринг в своей работе “Может ли машина мыслить?” (оригинальное название – Computing Machinery and Intelligence) сформулировал критерий интеллектуальности, который до сих пор остается основным определением этого понятия.

     Поистине, всякое стремление сформулировать четкое определение понятию “интеллект” обречено, оттого что нам не знакома природа интеллектуальности. Попробуйте спросить себя – “Является ли собака интеллектуальным существом” – здесь ответы будут неоднозначными.

Единственное действительно интеллектуальное существо, в котором нельзя сомневаться – это человек. Именно из-за этого для определения интеллектуальности компьютерной системы её нужно сравнивать с человеком. Давайте обратимся к энциклопедии и посмотрим, как дать чёткое определение ИИ.

ИСКУССТВЕННЫЙ ИНТЕЛЛЕКТ, раздел информатики, включающий разработку методов моделирования и воспроизведения с помощью ЭВМ отдельных функций творческой деятельности человека, решение проблемы представления знаний в ЭВМ и построение баз знаний, создание экспертных систем, разработку т. н.

интеллектуальных роботов.

Нейронные сети.

    В последнее время все чаще стали говорить о нейронных сетях. Развиваются целые сегменты математики, изучающие нейронные сети, я даже слышал, что в некоторых университетах появился новый предмет – “Основы нейронных сетей”. Что же такое нейронные сети, где и как они применяются?

Я думаю, значит, я существую…

    Ещё создатели первых компьютеров хотели научить свои детища “мыслить” – это было не что иное, как попытки создания искусственного интеллекта. Но, как же вынудить железо думать и мыслить? Самым легким вариантом является перерисовка по образу и подобию человека, конкретнее – его мозга. Ну что ж, давайте, разберемся, как же устроен наш с вами мозг.

     Наша нервная система состоит из нейронов – тех самых нервных клеток, которые “не восстанавливаются”. Нейроны связывают нервные волокна, а те в свою очередь нервные импульсы. Все “мыслительные” процессы в человеческом организме реализованы как передача электрических импульсов между нейронами.

Ну и естественно нужно разобраться, как устроены нейроны?

    Нужно опять обратиться к умной книжке – энциклопедии. Нейрон (от греч. neuron – нерв), нервная клетка, состоящая из тела и отходящих от него отростков – относительно коротких дендритов и длинного аксона; основная структурная и функциональная единица нервной системы.

Нейроны проводят нервные импульсы от рецепторов в центральную нервную систему (чувствительный нейрон), от центральной нервной системы к исполнительным органам (двигательный нейрон), соединяют между собой несколько других нервных клеток (вставочные нейроны). Взаимодействуют нейроны между собой и с клетками исполнительных органов через синапсы.

Чтобы понять, что такое синапс, представь себе небольшой переходник, соединяющий коннекторы разных типов. Синапс – это и есть тот самый переходник, соединяющий дендриты нейрона с аксонами других нейронов. Еще одна функция синапса – это усиление сигнала. Множитель увеличения силы импульса принято называть весом синапса. Теперь давайте разберемся с самой нейронной сетью.

Нейронная сеть – это набор соединенных между собой нейронов. Функции всех нейронов сети постоянны, а веса и параметры (импульсы) могут изменяться. Нейронная сеть имеет внешние входы и внешние выходы. Мы передаем сети информацию на внешние входы, а получаем преобразованную сетью информацию на внешних выходах.

Выходит, что задача нейронной сети – это преобразование одного вектора в другой, причем в процессе преобразования принимают участие все нейроны сети. Ясно, что сейчас мы говорим о математической нейронной сети, а не биологической. Концепция нейронной сети заключается в выборе архитектуры сети и подборе весов сети. Подбор весов – это обучение сети.

Получается, что нейронные сети – это нечто среднее между центральным процессором и человеческим мозгом. Но почему же главенствующую роль занимает компьютер, все дело в том, что при создании сети не используется ни одна живая материя и все основано только на математической модели.

Квантовый компьютер.

    Квантовый компьютер – это система из нескольких (возможно, из довольно большого числа) кубитов.

Эти компьютеры призваны преподнести всёму человечеству новые принципиально новые алгоритмы, присутствующие только на бумаге.

Самым важным плюсом такого компьютера является его огромная скорость решения различных задач, к примеру, этот компьютер можно использовать для расшифровки такой “идеальной” криптосистемы как RSA.

INTERNET 2.

    Возможно, кто-то уже слышал об этом новшестве, но для большинства это ещё неизведанная ступень. Начнем с того, что определим причину создания Internet’a намбер 2. А причина банальна – захламление, коммерциализация нынешнего Internet’a, а всё это, несомненно, тормозит развитие технологий.

К тому же, в нынешнем Интернете используется протокол четвертой версии (IPv4), который влечет за собой проблемы с производительностью, не решающиеся полностью даже увеличением пропускных каналов.

Неприспособленность к передаче специфического и чувствительного к задержкам трафика (мультимедийные потоки, например голос или видео), отсутствие встроенной защиты информации и другие ограничения протокола тоже являются минусами и-нета.

Создать I2 предложили ученые и исследователи США и в 1996 году этот проект начал своё существование и продвижение.

Неоспоримым достоинством являются ОГРОМНЫЕ пропускные способности, возможно, вы удивитесь или не поверите, но факт остается фактом – 357 Гигабайт в сети нового поколения были переданы всего за 10 минут!!! Но радоваться тут нечему, INTERNET 2 доступен только для учебных заведений США. И сейчас нет никаких предпосылок для предоставления свободного доступа к I2, возможно это правильно, ведь Internet 2 создавался не для того, чтобы стать ещё одной мусорной свалкой.

    Обзор основных и самых интересных технологий будущего позади, теперь остается подвести черту и сделать определенные выводы.      Когда наступит завтра?      Научный мир не стоит на месте, и, несомненно, рано или поздно все эти технологии будут так же доступны, как телефон и телевидение, которые в период своего появления были признаком крутости.

Но не надейся, что подобный прорыв произойдет “вот-вот”, да возможно эти ноу-хау и появятся в недалёком будущем, но вот воспользоваться ими, я думаю, получится только у наших потомков. Проблемы решаются медленным, зато стабильным эволюционным развитием, которое может затянуться не на одно десятилетие.

Но всё же не стоит слишком расслабляться и предоставлять все возможности машинам, ведь кто знает, что могут сотворить роботы, способные мыслить подобно человеку. И тогда, как это обычно бывает у фантастов, фильмы “Матрица”, “Я робот”, “Терминатор” станут явью и нам предстоит борьба за выживание на своей собственной планете, против своих же созданий.

Все нужно продумывать на тысячу шагов вперед и не торопить события, потому что выход из под контроля робота, который управляет ядерными зарядами, приведёт к неизбежной катастрофе. Людям же нужно не отставать от времени и шагать с ним в ногу, чтобы потом не стать рабом, когда только компьютерная элита будет иметь право на свободную жизнь.

Если вы потеряетесь в бурлящем котле информационных технологий будущего, то вас ждет не завидное будущее. Нужно двигаться вперед, оставляя нижний уровень тем, кто не хочет развиваться и учиться.

Автор статьи ZEVS

Оставьте комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector