Микроэлектроника формирует элементную базу всех современных средств приема, передачи и обработки информации, систем управления и связи[3]. Сама микроэлектроника возникла первоначально именно как технология: в едином кристаллическом устройстве оказалось возможным сформировать все основные элементы электронных схем. Далее - всеохватывающий процесс миниатюризации: уменьшение геометрических размеров элементов, что обеспечивало и совершенствование их характеристик, и рост их числа в интегральной схеме.
В ранний период развития новой технологии (1960-е годы) принципы конструирования машин и приборов оставались еще неизменными. В 70-х годах, когда технология начала превращаться действительно в микротехнологию, стало возможным размещать крупные функциональные блоки ЭВМ, включая ее центральное ядро - процессор - в пределах одного кристалла. Возникло микропроцессорное направление развития вычислительной техники. Микропроцессор - это и машина и элемент. К началу 80-х годов производительность персональных ЭВМ достигла сотен тысяч операций в секунду, супер-ЭВМ - сотен миллионов операций в секунду, мировой парк машин превысил 100 млн. машин. На этом рубеже для реализации потенциала развития микроэлектроники и микротехнологии требовались уже принципиально новые решения во всех областях информационной технологии[4]. Технологически все труднее уменьшать размеры деталей транзисторов; быстродействие приборов приближается к верхнему, а энергопотребление к нижнему пределу; проектирование ЭВМ требует принципиально нового понимания основных функций и архитектуры машин. Как одно из решений проблем был разработан (Л. Конвей и М. Мид) принципиально новый подход к проектированию интегральных схем - структурное проектирование, которое ведется не от элементов к устройству, а от общей схемы последнего к элементам. Основную роль здесь играют системы автоматизации проектирования.
Весьма важным свойством информационной технологии является то, что для нее информация является не только продуктом, но и исходным сырьем. Более того, электронное моделирование реального мира, осуществляемое в компьютерах, требует обработки неизмеримо большего объема информации, чем содержит конечный результат. Чем совершеннее компьютер, тем адекватнее электронные модели и тем точнее наше предвидение естественного хода событий и последствий наших действий. Таким образом, электронное моделирование становится неотъемлемой частью интеллектуальной деятельности человечества.
Сопоставление «электронного мозга» с человеческим привело к идее создания нейрокомпьютеров - ЭВМ, которые могут обучаться. Нейрокомпьютер поступает так же, как человек, т.е. многократно просматривает информацию, делает множество ошибок учится на них, исправляет их и, наконец, успешно справляется с задачей. Вместо использования алгоритма нейросеть создает собственные правила посредством анализа различных результатов и примеров, т.е. нейрокомпьютеры основаны не на принципе фон Неймана (где обязателен четкий алгоритм). Нейрокомпьютеры (в настоящее время в эксплуатации находится 13) применяются для распознавания образов, восприятия человеческой речи, рукописного текста и т.д. Так, нейросеть позволяет распознавать рисунок пальца человека с 95% точностью при различных позициях, масштабе и даже небольших повреждениях. Моделирование нейронных сетей - одно из самых перспективных направлений современных научных исследований. Каждый успешный шаг на этом пути помогает людям понять механизм процессов, лежащих в основе нашей психики и интеллекта. Этот путь может привести от микротехнологий к нанотехнологии и наносистемам, развитие которых президент Российской Федерации Владимир Путин отметил как одно из приоритетных направлений отечественной науки.
1.1. «Сеть сетей» Интернет – главное достижение информационной индустрии XX века.
Современный этап развития человеческой цивилизации немыслим без непрерывного расширения сети Интернет. Для журналистики – сферы общественной жизни, непосредственно связанной со сбором, хранением, обработкой и передачей информации – знание технологии «Интернет» является одни из важнейших условий творческой деятельности[5].
В целях лучшего понимания технико-технологического феномена «интернет» обратимся к истории его возникновения. Анализ источников показал, что в настоящее время наиболее распространенными являются две версии: официальная и неофициальная (она же политическая).
I. Официальная версия (активно пропагандируется Госдепартаментом США).
В начале семидесятых годов отдел Департамента Обороны США, известный под названием DARPA (Агентство Исследовательских Проектов Особой Трудности), занимался проблемами поддержки и сохранения коммуникационного контроля в случае потери основных систем связи при ядерном взрыве, произведенном Советским Союзом. Опасения вызывала возможность удара по национальному коммуникационному центру, последующая неспособность обеспечить связь военных начальников с Американскими стратегическими силами и предотвратить новый удар.
DARPA ответило на эту проблему поиском и развитием непрерываемой национальной «сети из сетей». В сущности, это стало проблемой создания программного обеспечения: как соединить компьютеры национальной системы, чтобы в случае потери одного или нескольких компьютеров из крупной сети, остальные, подсистемные модели, продолжали работу уничтоженных компьютеров.
В известном смысле это казалось нетрудной задачей. Каждое здание имеет проводниковую систему, при которой одна сгоревшая лампочка не влияет на функционирование других лампочек. Но с компьютерами это невозможно. В Американской компьютерной индустрии 1970х-80х годов разные производства выпускали массу компьютеров с различными оперативными системами (например, IBM, цифровые вычислительные машины, Microsoft и Apple), разные устройства памяти с разными разрешающими возможностями. Пятьдесят компьютеров IBM могут быть успешно подсоединены в сеть IBM компьютеров, также как и пятьдесят отдельных компьютеров Макинтош, но пятьдесят IBM и пятьдесят Макинтошей намного труднее объединить в единую сеть ста компьютеров, способных на обмен информации[6].
Итак, первая проблема была связана с развитием программного обеспечения, способного объединить несколько сетей с разными оперативными системами. Вторая проблема обращалась к проектированию программного обеспечения таким образом, что «сеть из сетей» будет продолжать функционирование несмотря на потери нескольких компьютеров. Эти две проблемы требовали огромного объема работы и талантливых специалистов, что, в конечном результате, привело к созданию программы TCP/IP.
Около 20 лет назад Министерство Обороны США создало сеть, которая явилась предтечей Internet, - она называлась ARPAnet. ARPAnet была экспериментальной сетью, - она создавалась для поддержки научных исследований в военно-промышленной сфере, - в частности, для исследования методов построения сетей, устойчивых к частичным повреждениям, получаемым, например, при бомбардировке авиацией и способных в таких условиях продолжать нормальное функционирование. Это требование дает ключ к пониманию принципов построения и структуры Internet. В модели ARPAnet всегда была связь между компьютером-источником и компьютером-приемником (станцией назначения). Сеть a priori предполагалась ненадежной: любая часть сети может исчезнуть в любой момент.
На связывающиеся компьютеры - не только на саму сеть - также возложена ответственность обеспечивать налаживание и поддержание связи. Основной принцип состоял в том, что любой компьютер мог связаться как равный с равным с любым другим компьютером.
Передача данных в сети была организована на основе протокола Internet - IP. Протокол IP - это правила и описание работы сети. Этот свод включает правила налаживания и поддержания связи в сети, правила обращения с IP-пакетами и их обработки, описания сетевых пакетов семейства IP (их структура и т.п.). Сеть задумывалась и проектировалась так, чтобы от пользователей не требовалось никакой информации о конкретной структуре сети.
Примерно 10 лет спустя после появления ARPAnet появились Локальные Вычислительные Сети (LAN), например, такие как Ethernet и др. Одновременно появились компьютеры, которые стали называть рабочими станциями. На большинстве рабочих станций была установлена Операционная Система UNIX, имевшая возможность работы в сети с протоколом Internet (IP). В связи с возникновением принципиально новых задач и методов их решения появилась новая потребность: организации желали подключиться к ARPAnet своей локальной сетью. Примерно в то же время появились другие организации, которые начали создавать собственные сети, использующие близкие к IP коммуникационные протоколы. Стало ясно, что все только выиграли бы, если бы эти сети могли общаться все вместе.
Одной из важнейших среди этих новых сетей была NSFNET, разработанная по инициативе Национального Научного Фонда (National Science Foundation - NSF), аналога нашего Министерства Науки. В конце 80-х NSF создал пять суперкомпьютерных центров, сделав их доступными для использования в любых научных учреждениях, затем решил построить свою собственную сеть, основанную на IP технологии ARPAnet. Центры были соединены специальными телефонными линиями. Однако, было очевидно, что не стоит даже и пытаться соединить все университеты и исследовательские организации непосредственно с центрами, т.к. проложить такое количество кабеля - не только очень дорого, но практически невозможно. Поэтому решено было создавать сети по региональному принципу. В каждой части страны заинтересованные учреждения должны были соединиться со своими ближайшими соседями. Получившиеся цепочки подсоединялись к суперкомпьютеру в одной из своих точек. В такой топологии любой компьютер мог связаться с любым другим, передавая сообщения через соседей.