*** Создали учёные суперкомпьютер, ну и задают ему вопрос: – Есть ли Бог? Комп подумал немного, пожужжал и отвечает: – Недостаточно информации, подсоедините меня ко всем другим мощнейшим компам планеты. Ученые повздыхали, а делать нечего, подсоединили. Опять спрашивают: – Есть ли Бог? Комп опять подумал, пожужжал и отвечает: – Недостаточно информации. Подсоедините меня ко всем компам планеты вообще. Ученым трудно было это сделать, но они всё-таки подсоединили суперкомп ко всем компам планеты. Опять задают тот же вопрос. Комп пожужжал и говорит: – Недостаточно информации. Подсоедините меня ко всем электронным сетям, ко всем приборам на процессорах, и т.п. Ну, учёные, как говорится, разбились в лепёшку, но и это сделали. Опять спрашивают: – Есть ли Бог? Комп: – Теперь есть!!!
*** Желание автоматизировать сложные рутинные вычисления явилось «госзаказом» на создание электронно-вычислительной машины. Но практическому воплощению мечты человека по созданию «искусственного разума» предшествовала кропотливая теоретическая подготовка.
Одним из важных «попутных» открытий было то, что ЭВМ – хотя и названа электронно-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ машиной (кстати, слово компьютер происходит от англ. compute – считать, подсчитывать; вычислять) – может не только вычислять, но и всячески «обрабатывать» всевозможную информацию. Поэтому возможности компьютера намного превосходят возможности арифмометров и «куркуляторов»: фактически возможности компьютера ограничены нашим воображением (а возможности нашего воображения безграничны!).
Работа над теоретическим обоснованием компьютера шла двумя основными параллельными потоками: обоснование аппаратной части и обоснование программной части. Но поскольку компьютер работает с информацией, для начала нужно было разобраться, что это такое – информация?
• Один из создателей математической теории информации – американский инженер и математик Шеннон Клод Элвуд (Claude Shannon; 1916 – 2001) – в 1948 г. опубликовал работу «Математическая теория связи», в которой представил свою унифицированную теорию передачи и обработки информации. По Шеннону, информация включает все виды сообщений, в том числе те, которые передаются по нервным волокнам в живых организмах. Шеннон предложил измерять информацию в математическом смысле, сводя её к выбору между двумя значениями, или двоичными разрядами, — «да» или «нет» (1 или 0, истина или ложь, есть сигнал или нет сигнала, замкнута цепь или разомкнута).
• С подачи Шеннона в компьютерах используется двоичная система счисления, которая основана на двух цифрах, «0» и «1». Информация любого типа может быть закодирована с использованием этих двух цифр и помещена в оперативную или постоянную память компьютера. Использование двоичной системы счисления (впервые принцип двоичного счисления был сформулирован в XVII в. немецким математиком Готфридом Лейбницем) позволяет сделать устройство компьютера максимально простым.
• Параллельно с Шенноном американский математик и философ Норберт Винер (Norbert Wiener; 1894 – 1964) работает над созданием кибернетики и теории искусственного интеллекта. Кибернетика – это наука об общих закономерностях процессов управления и передачи информации в машинах, живых организмах и обществе. Кибернетика разрабатывает общие принципы создания систем управления и систем для автоматизации умственного труда. Основные технические средства для решения задач кибернетики – ЭВМ. Поэтому возникновение кибернетики, как самостоятельной науки, связано с созданием в 40-х гг. XX в. ЭВМ, а развитие кибернетики в теоретических и практических аспектах – с прогрессом электронной вычислительной техники.
• В 1948 г. выходит книга Винера «Кибернетика, или Управление и связь в животном и машине». Одним из первых отечественных ученых, оценивших значение кибернетики, был российский математик А.А. Ляпунов (1911 – 1973). Под его руководством начались первые в нашей стране работы по кибернетике. В конце 1950-х гг. Ляпунов сформулировал основные направления развития кибернетики, на основе которых в последующие десятилетия получили развитие общие и математические основы кибернетики, вычислительные машины, программирование и другие направления науки, разработал математическую теорию управляющих систем. Ляпунов создал первые учебные курсы программирования и разработал операторный метод программирования. Заложил основы машинного перевода и математической лингвистики, биологической кибернетики и математических методов в биологии.
• В работах Шеннона и Винера давались общие толкования термина «информация». Количественные характеристики информации – энтропия и количество информации – стали математическими понятиями в работах российского математика А.Я. Хинчина (1894 – 1959).
• В середине 50-х гг. XX в. общее определение количества информации в вероятностном смысле было дано в работах российского математика Колмогорова А.Н. (1903 – 1987).
*** При создании первых вычислительных машин, в 1945 г., американский математик и физик Джон фон Нейман (John von Neumann; 1903 – 1957) сформулировал требования, которые должны выполняться, чтобы компьютер стал универсальным и удобным устройством для обработки информации. Эти требования назвали «принципами фон-Неймана». 1. Принцип программного управления Этот принцип обеспечивает автоматизацию процессов вычислений на ЭВМ. Программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически в определённой последовательности.
2. Принцип однородности памяти Отсутствие принципиальной разницы между программой и данными дало возможность ЭВМ самой формировать для себя программу в соответствии с результатами вычислений. Компьютеру «безразлично», что хранится в данной ячейке памяти – команда программы или данные пользователя. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными. Это очень удобно, иначе надо было бы хранить программы отдельно от пользовательских данных.
3. Принцип адресности памяти Структурно память компьютера состоит из пронумерованных ячеек. Процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка памяти. Отсюда следует возможность давать имена областям памяти, так, чтобы к запомненным в них значениям можно было впоследствии обращаться или менять их в процессе выполнения программ с использованием присвоенных имен.
4. Принципиальное устройство компьютера Компьютер должен иметь следующие устройства: • арифметическо-логическое устройство, которое выполняет арифметические и логические операции; • устройство управления, которое организует процесс выполнения программ; • запоминающее устройство для хранения программ и данных; • внешние устройства для ввода-вывода информации.
5. Принципиальная возможность создания надёжного компьютера из ненадёжных компонентов Фон Нейман в своей работе «Вероятностная логика и синтез надёжных организмов из ненадёжных компонентов» показал, что с помощью ненадёжно функционирующих элементов, тем не менее, можно построить систему, которая будет надёжной. Шеннон развил эту тему: в статье «Надёжные схемы из ненадёжных реле» он не только разработал более эффективную систему (достаточное число требуемых элементов для соблюдения надёжности всей схемы), но и открыл перспективное направление исследований оценки сложности подобных схем. Дальнейшее развитие эта тема получила в трудах по математической логике и математическим вопросам кибернетики российского математика О.Б. Лупанова (р. 1932).
Валерий Сидоров
*** • Как создавался компьютер: • Дело о… • Apple = iСтив + iPod + iPhone + iPad + iTunes + iMac + … • Apps for iPad, iPhone, iPod touch…
|
18+
© 2016. All rights reserved.
Авторство всех материалов сайта https://netler.ru принадлежит Валерию Сидорову и охраняется Законом о защите авторских прав. Использование материалов сайта в offline-изданиях без согласования с автором категорически запрещается. В online-изданиях разрешается использовать материалы сайта при условии сохранения имени и фамилии автора и активной гиперссылки на сайт https://netler.ru.