Новое в компьютерных технологиях. Apparat — Журнал о новом обществе

Обсудим такое нововведение, как появление персональных компьютеров. Чтобы понять значение этого явления, надо начать с краткой истории развития компьютерной отрасли (согласно монографии ).

С 40-х годов развитие вычислительной техники шло в направлении создания все более и более мощных компьютеров.

Они занимали большие залы, потребляли массу электроэнергии. Между пользователем и ЭВМ, как правило, стоял посредник - программист. Для расширения доступа к ЭВМ к одному системному блоку присоединяли несколько мониторов. В 70-х годах начались разговоры о сетях ЭВМ, об объединении вычислительных ресурсов. Реальная ситуация была иной: даже общение с "материнской" ЭВМ зачастую представляли трудности из-за несовершенства технического и программного обеспечения - приходилось, сидя у монитора, долго ждать ответа на простейшие вопросы, поскольку ресурсы центральной ЭВМ тратились в это время на работу с другими мониторами, в основном на перекачку из ЭВМ на монитор и обратно больших массивов данных и программного обеспечения.

Первые экземпляры персональных компьютеров появились в 1973 г. К ним вначале относились как к редким дорогостоящим игрушкам. Однако уже в 1976 г. было продано более 20 тысяч персональных компьютеров, причем три четверти из них купили те, кто собирался применять новый вид ЭВМ в своей профессиональной деятельности, а не только в сфере досуга. И начался бум. В 1977 г. использовалось 50 тысяч персональных компьютеров, а через 5 лет - в 1982 г. - уже 5 миллионов. Рост в 100 раз!

Фирмы, подхватившие поддержанное потребителями нововведение, стремительно росли. Основанная в 1977 г. фирма "Эппл компьютер" с общим капиталом в 2500 долларов за 6 лет достигла годового объема продаж в 1 миллиард долларов.

Фирмы, выпускавшие большие ЭВМ, не предвидели появления и бурного успеха персональных компьютеров и не смогли сразу перестроиться. Экономические последствия ошибки прогноза тенденций развития компьютерной индустрии измерялись к началу 80-х годов сотнями миллионов долларов США ущерба (фирмы "Айтел", "Ай-си-эл") или миллиардами долларов упущенной прибыли (фирма "ИБМ"). В результате в сентябре 1980 г.

Одна из крупнейших компьютерных фирм "Айтел" была объявлена банкротом. Общая сумма задолженности составляла к этому времени 1,2 миллиарда долларов. И это при том, что с 1974 по 1978 г. валовой доход ""Айтел" вырос в 4 раза и достиг 69о миллионов долларов США.

В 1979 г. валовой доход фирмы "ИБМ", измеренный в постоянных ценах, впервые (за все время ее занятий компьютерным бизнесом) уменьшился. Но гигант устоял, перехватив инициативу у первооткрывателей. 12 августа 1981 г. фирма "ИБМ" выпустила свой собственный персональный компьютер. И в настоящее время в России 99 % персональных компьютеров выпущены либо непосредственно этой фирмой, либо фирмами, чья продукция совместима с компьютерами фирмы "ИБМ".

Другие виды компьютеров, например, семейство "Макинтошей" фирмы-первооткрывателя персональных компьютеров "Эппл компьютер", выглядят в России экзотикой. Связано это с особенностями экономической истории России. Общепризнанные к настоящему времени ошибки в технической политике отечественных товаропроизводителей в области компьютерной техники привели к тому, что российский рынок оказался практически полностью свободным для импортных компьютеров. Первым ворвались на этот рынок и практически полностью захватили его фирмы, производящие совместимые с ИБМ компьютеры. Перед "Эппл компьютер" стоял запрет, наложенный в годы "холодной войны". Когда запрет сняли - было уже поздно - рынок захватили конкуренты. И "Макинтоши" с трудом отвоевали 1 % рынка.

Между тем "Эппл компьютер" выпускает больше компьютеров, чем любая иная фирма, больше, чем даже "ИБМ". Всего 10-12 % машин от мирового выпуска. Но "ИБМ" выпускает вместе с партнерами, чья продукция совместима с персональными компьютерами "ИБМ", а "Эппл компьютер" - в гордом одиночестве. Поэтому, несмотря на ряд технических и программных преимуществ продукции фирмы "Эппл компьютер", позиции "ИБМ" выглядят более предпочтительно. Вырваться вперед оказалось легче, чем удержаться на первых ролях.

Лазерные чипы, гибкие печатные схемы, мемристоры и другие чудеса техники уже совсем рядом! Представьте себе мир, в котором электронные устройства заряжают себя сами, музыкальные плееры, способные проиграть всю вашу аудиоколлекцию, самовосстанавливающиеся батареи и чипы, изменяющие свои возможности «на лету». Судя по тому, над чем сегодня работают американские исследовательские лаборатории, все это не только возможно, но и перспективно.

«Следующие пять лет станут действительно впечатляющим периодом в развитии электроники, — говорит Дэвид Сейлер (David Seiler), глава подразделения полупроводниковой электроники коммерческого отдела Национального института Стандартов и Технологий (National Institute of Standards and Technology, NIST) в Гейтерсберге, штат Мерилэнд. - Множество вещей, которые сегодня кажутся далекой фантастикой, получат повсеместное распространение».

Итак, вы готовы начать путешествие в будущее электроники? Многие из идей, о которых мы расскажем сегодня, могут выглядеть фантастически, некоторые покажутся лишенными здравого смысла, но все их объединяет то, что они уже были опробованы в лабораториях и имеют все шансы превратиться в коммерческие продукты в ближайшие 5 лет.

Основная тема этой статьи - новые разработки в области микропроцессорной техники - от процессоров, передающих данные с помощью лазеров, заменяющих провода, до схем, выполненных на основе новых материалов, которые придут на смену традиционному кремнию. Эти технологии могут стать строительным материалом для множества новых инновационных продуктов, некоторые из которых мы даже не можем себе представить сегодня.

Чипы без проводов: лазерное соединение

При ближайшем рассмотрении можно увидеть, что типичный микропроцессор содержит миллионы тонких проводов, которые тянутся во все направления, соединяя активные элементы. Заглянув под поверхность вы найдете еще раз в пять больше проводов. Юрген Мишель (Jurgen Michel), ученый из Центра микрофотоники при Массачусетском технологическом институте в Кембридже (MIT"s Microphotonics Center in Cambridge), намерен заменить все эти провода импульсами германиевых лазеров, передающих данные с помощью инфракрасного излучения.

«По мере увеличения числа ядер и компонентов в процессорах соединительные провода переполняются данными и становятся слабым каналом связи. Использование фотонов вместо электронов позволяет улучшить ситуацию», — объясняет Мишель.

Перемещая данные со скоростью света, германиевые лазеры способны передавать биты и байты информации в 100 раз быстрее, чем путем перемещения электронов по проводам. Это особенно важно для связи между ядрами процессора и его памятью. Так же, как оптоволоконные линии улучшили эффективность телефонных звонков, использование лазеров в микропроцессорах может поднять обработку данных на небывалые высоты.

Самое приятное, что система Массачусетского технологического института не требует применения внутри процессоров огромного количества тоненьких кабелей. Вместо этого чип содержит множество скрытых туннелей и полостей, по которым перемещаются световые импульсы, а крошечные зеркала и сенсоры передают и интерпретируют данные.

Сочетание традиционной кремниевой электроники с оптическими компонентами, известное как кремниевая фотоника, может сделать компьютеры более экологичными - дружественными для окружающей среды. И все потому, что лазеры потребляют меньше энергии, чем провода, и излучают меньше тепла в окружающее пространство.

«Оптоэлектроника - это настоящий святой Грааль, — говорит Сейлер. - Она позволяет расширить возможности электроники и предоставляет при этом отличный способ снизить энергопотребление, поскольку не содержит проводов, которые являются настоящими теплорадиаторами для окружающего пространства».

В феврале 2010 года Мишель и его коллеги, Лайонел Кимерлинг (Lionel Kimerling) и Джифенг Лиу (Jifeng Liu), успешно создали и протестировали действующую схему, использующую для передачи данных встроенный германиевый лазер. В новом чипе была достигнута скорость передачи данных свыше 1 ТБ/с, что на два порядка быстрее, чем позволяют лучшие современные чипы с проводными соединениями.

Новый чип был создан с использованием современных технологий производства полупроводников с некоторыми дополнениями, поэтому Мишель считает, что переход к использованию чипов на основе лазерных соединений состоится уже в ближайшие пять лет. Если дальнейшие тесты пройдут успешно, MIT лицензирует технологию производства. Широкое распространение нового типа чипов ожидается к 2015 году.

Более того, к 2015 году ожидается появление компьютеров с 64-ядерными процессорами, ядра которых будут работать независимо и одновременно.

«Соединять их при помощи проводов - тупиковый путь, — говорит Мишель. - Использование германиевого лазера имеет грандиозный потенциал и большое преимущество».

Новейшие схемы: мемристоры

Ваш MP3-плеер переполнен любимыми музыкальными композициями и вы чувствуете себя сродни убийце, удаляя тот или иной трек? В таком случае мемристоры могут прийти как раз вовремя.

Это первые фундаментально новые электронные компоненты после создания в 50-х годах прошлого века кремниевых транзисторов. Мемристоры являются более скоростной, долговечной и потенциально более дешевой альтернативой флэш-памяти. А еще они в два раза более емкие - настоящее раздолье для любителей музыки.

«Если сегодня мы решим пересмотреть технологию производства компьютеров, мы просто обязаны использовать мемристорную память, считает Р. Стенли Уильямс (R. Stanley Williams), ведущий исследователь и глава группы квантовых исследований (Quantum Science Research, QSR) HP Labs в Пало-Альто, Калифорния. - Это фундаментальная структура для будущей электроники».

Мемристор - другими словами, резистор с памятью, — впервые упомянул профессор Калифорнийского университета Леон Чу (Leon Chua) еще в 1971 году. Но мемристорные прототипы HP Labs не демонстрировались публично вплоть до 2008 года.

Для создания мемристоров HP использует чередующиеся слои диоксида титана и платины. Под электронным микроскопом они выглядят как серии длинных параллельных выступов. Ниже под прямым углом расположен такой же слой, образуя «кубики» с размерами ячеек 2 х 3 нм.

Ключевой момент состоит в том, что любые два соседних провода можно соединить с электрическим переключателем под поверхностью, создавая ячейку памяти. Изменяя напряжение, прилагаемое к «кубикам», ученые могут открывать и закрывать крошечные электронные переключатели, сохраняя данные, как в традиционных чипах флэш-памяти.

Новый тип памяти получил название ReRAM (Resistive Random Access Memory). Такие чипы не только позволяют сохранить в два раза больше данных, чем флэш, но и работают в 1 000 раз быстрее, а также выдерживают до 1 000 000 циклов перезаписи, по сравнению со 100 000 циклов перезаписи у стандартной флэш-памяти. Кроме того, ReRAM читает и записывает данные на сравнимых скоростях, тогда как флэш-памяти требуется намного больше времени для записи данных, чем для их чтения.

HP и южнокорейская компания Hynix заключили договор о сотрудничестве с целью наладить массовое производство чипов ReRAM, которые смогут найти применения во многих портативных устройствах, таких как мультимедийные плееры. А ведь это означает терабайты музыкальных треков, видео и электронных книг! Первые продукты с новыми чипами памяти ожидают на рынке в 2013 году.

ReRAM также придет на смену динамической оперативной памяти в компьютерах. Поскольку ReRAM энергонезависима, она не будет терять информацию при выключении системы и не будет расходовать электроэнергию, в отличие от DRAM. По мнению Уильямса, грядет эра мгновенной обработки данных. Сегодня пользователи чаще не выключают компьютеры, а отправляют их в спящий режим. Но все равно для «пробуждения» компьютерной технике требуется от нескольких секунд до минуты, и лишь после этого доступ к данным будет восстановлен. Устройства, использующие ReRAM, возвращаются в рабочее состояние мгновенно.

Более того, по словам Уильямса, есть возможность размещать массивы мемристоров внутри чипа один над другим. Это путь к созданию 3D-памяти, которая позволит более рационально использовать пространство внутри чипа, вмещать гораздо больше памяти в одинаковый физический объем.

«Не существует фундаментальных ограничений на количество слоев, которые мы можем произвести, — объясняет Уильямс. - В ближайшие 10 лет мы можем создать чипы с объемом памяти в петабайт». Это миллион гигабайтов памяти, его достаточно для хранения видео высокой четкости, которого хватило бы на год просмотра. При этом размеры самого чипа не превышают размеров человеческого ногтя.

«Память - это только одна из возможностей применения мемристоров, но далеко не единственная. У этой технологии гигантский потенциал», — считает Сейлер.

В ближайшие 20 лет дизайн компьютеров может быть пересмотрен. В 2010 году исследователи из HP обнаружили, что мемристоры можно использовать для логических вычислений, а не только для хранения данных. Это означает, что, теоретически, обе эти функции можно реализовать на одном чипе.

И опять слово Уильямсу: «Один мемристор способен заменить множество схем, что в свою очередь позволит упростить архитектуру, дизайн и работу компьютеров». Например, один мемристор способен заменить шесть транзисторов, используемых для создания статичных ячеек RAM в кэш-памяти процессора.

По мнению Уильямса, мемристорная технология позволит даже создать искусственные нейронные синапсы, способные имитировать работу мозга. Сегодня это лишь отдаленные перспективы, но главное - в принципе возможные.

«Мемристоры имеют все шансы переписать правила электроники», — говорит Супратик Гуха (Supratik Guha), директор департамента физических наук IBM. Однако, по его мнению, технология требует дальнейшего совершенствования. «Они могут иметь потенциал в качестве элементов памяти, — добавляет он. - Но, как и любая другая технология, здесь следует двигать ползком, прежде чем идти и идти, прежде чем бежать».

Другими словами, мемристорные технологии не появятся неожиданно. Пройдет еще много времени, прежде чем мемристоры станут столь же широко распространенными, как DRAM или флэш-память.

Изменяемые чипы: программируемые слои

От самых скоростных процессоров к самым миниатюрным модулям памяти. Почти все чипы, используемые в современной электронике, имеют одну общую черту: их активные элементы находятся в верхних 1-2% слоя кремния, из которого он сделан.

В ближайшие несколько лет ситуация изменится, так как производители будут стараться втиснуть в вертикальные слои как можно больше компонент. Некоторые производители, такие как Intel, используют технологии склеивания отдельных чипов, а ученые из Университета Рочестера создают многослойные 3D-структуры внутри чипов. Оба подхода являются очень сложными и дорогими.

Вот если бы можно было заставить чипы перестраивать свою схему «по требованию», чтобы иметь несколько слоев активных элементов. Эта идея была воплощена в технологии Spacetime от Tabula и нашла применение в архитектуре чипов ABAX.

Вместо того, чтобы намертво впечатывать в кремний несколько слоев постоянных компонент, ABAX использует перепрограммируемые схемы, которые могут изменять функции в зависимости от требований пользователя. Сегодняшние чипы производителя содержат 8 разных слоев, свойства которых можно изменить в мгновение ока.

«Это выглядит примерно как супермаркет с восемью этажами, — объясняет Стив Тиг (Steve Tieg), глава по технологиям компании Tabula. - Чтобы перемещаться между этажами вы пользуетесь эскалатором». Но вместо того, чтобы создавать восемь отдельных физических этажей с собственной структурой и ассортиментом товаров, Tabula продемонстрировала способ создать единый слой (или этаж), который можно переконфигурировать в зависимости от задач.

«Это можно сравнить с тем, как если бы пока покупатель находится на эскалаторе, кто-то перестраивал бы этаж, чтобы создать нужный уровень с нужными продуктами, — добавляет Тиг. - Обстановка за пределами эскалатора выглядит так, будто покупатель находится на восьмом этаже, но на самом деле этаж один, просто изменившийся в соответствии с его потребностями».

Перепрограммирование чипа в рабочее состояние занимает всего 80 пикосекунд, в 1000 раз быстрее цикла вычислений обычного чипа. Таким образом, слои меняются практически «на лету», пока чип находится в ожидании следующей цепочки команд.

Таким образом, чипы ABAX позволяют сделать больше с меньшими затратами. Сделанные с использованием традиционной технологии производства полупроводников, чипы Tabula ABAX обходятся производителю примерно в ту же сумму, что и производство обычных чипов. Данный дизайн по-прежнему использует только верхние слои чипа, но один слой выполняет функции восьми различных чипов. По словам Тига, технология позволяет увеличить плотность схем в два раза, а память и пропускную способность видео - в 3.5 раза.

Сегодня Tabula сконцентрировала усилия на производстве чипов для специальных целей. Такие чипы - настоящие «рабочие лошадки» нашего времени. Они находят применение, например, в беспроводных маршрутизаторах или оборудовании для вышек сотовой связи.

В дальнейших планах Tabula - наладить производство чипов для популярных электронных устройств - цифровых камер, игровых консолей, а быть может даже и для полноценных компьютеров. Текущий 8-слойный дизайн чипов уже запущен в массовое производство, и сейчас Tabula работает над созданием 12-слойной версии с перспективой увеличения количества слоев до 20.

«Не существует ограничения на количество слоев, которые мы могли бы интегрировать», — отметил Тиг.

От сажи к схемам: графены

На протяжении последних 45 лет количество транзисторов в кремниевых процессорах компьютеров удваивалось каждые два года, доказав, что закон Мура работает так же надежно, как и закон тяготения. По мере того, как активные элементы чипов становились все меньше и дешевле для производства, в конечные устройства их можно было «втиснуть» во все возрастающих количествах, что в свою очередь увеличивало сложность, возможности и… энергопотребление электроники.

Но на самом деле такой путь оказался тупиковым. Ученые пытались поместить в кремниевый чип еще больше транзисторов, но примерно с размеров в 14 нм начались трудности с дальнейшей миниатюризацией элементов. 14 нм - это размер двух молекул гемоглобина в нашей крови или около одной тысячной размера гранулы тальковой пудры.

Вещество под названием графен вдохнуло новую жизнь в закон Мура, доказанный кремниевыми технологиями. Графен представляет собой слой атомов углерода, выстроенных в виде шестиугольных ячеек. Толщина такого слоя - 1 атом. Под электронным микроскопом графен очень похож на соты.

«Он не только странно выглядит, но и обладает необычными свойствами, — говорит Вольт де Гир (Walt de Heer) заведующий нанолабораторией Технологического института Джорджии. - Графен - уникальный материал будущего. Он скоростной, потребляющий мало энергии и из него можно делать самые миниатюрные элементы. Его возможности превосходят кремний, он делает то, что не под силу кремнию. Именно за ним будущее электроники».

Исследователи в области полупроводников экспериментировали с графеном еще с 70-х годов прошлого века. Но до недавнего времени им не удавалось создать ультратонкие слои графеновых шестиугольников. Ученые из Манчестерского университета Андре Гейм (Andre Geim) и Константин Новоселов успешно создали первые графеновые слои в 2004 году (за это и другие достижения в исследовании графенов в 2010 году они были удостоены Нобелевской премии). После этого графеновые технологии начали быстро развиваться.

В начале 2011 года группа де Гира создала графеновые провода - первый большой шаг на пути к созданию микрочипов. Толщины провода около 10 нм удалось добиться путем эпитаксии - наращивания чистого графена на кремниевой основе. (Эпитаксия - процесс наращивания тонкого слоя кристалла на подложке из другого кристалла (субстрате), так что наращиваемый слой повторяет структуру субстрата).

В конце концов, ученым удалось получить электронные структуры, имеющие толщину 1 нм и намного более скоростные, чем кремний. По прогнозам ученых, использование графенов позволит создать процессоры с частотой, измеряемой в терагерцах - это в 20 раз быстрее, чем быстродействие современным кремниевых процессоров.

В следующем году ученые Технологического института Джорджии надеются завершить создание прототипа чипа со встроенным графеном и протестировать возможности использования уникальных свойств этого материала для создания микросхем.

Ученые из IBM создали экспериментальные транзисторы и интегральные схемы на основе графенов, используя стандартные технологии производства полупроводников. По их словам - это можно считать первым шагом на пути к использованию графенов в промышленных масштабах.

«Эта область имеет огромный потенциал, — говорит директор департамента физических наук IBM Супратик Гуха. - Графены найдут применение в военной промышленности и в беспроводных технологиях, кроме того, их можно будет интегрировать с кремнием. Сегодня нужно хорошо потрудиться, чтобы продемонстрировать возможности создания схем усилителей с интегрированными в них высококачественными активными элементами из графена».

По прогнозам, первые продукты, использующие графены, появятся в 2013 году. Поэтому ожидать появления в ближайшее время супер-скоростных ноутбуков с графеновыми процессорами пока преждевременно. Если такая техника и появится, она будет слишком дорогой и сможет найти применение лишь в тех областях, где цена не имеет значения по сравнению с высокими скоростями и низким энергопотреблением.

Также и привычные нам интегральные схемы когда-то были «дорогим удовольствием» и применялись лишь в военной промышленности и для других особых целей. История в этой области такова, что многие вещи являются в мир дорогими и недоступными, а затем становятся дешевыми и общераспространенными. Графены имеют огромный потенциал, предполагается, что они могут стать общедоступными уже в ближайшие 10 лет.

Печатные схемы: бюджетные чипы

Стандартная технология производства полупроводников включает целый ряд сложных этапов, которые проводятся в абсолютно чистом помещении, где нет разрушительной для электроники пыли и загрязняющих веществ. Компания Xerox применяет более простой и дешевый способ производства электроники путем печати схем на пластиковой основе. Технологический процесс подразумевает использование оборудования, которое может стоить тысячи долларов, но не миллиарды, необходимые для развертывания традиционного завода для производства процессоров.

«Обычные электронные элементы - быстрые, маленькие и дорогие, — говорит Дженифер Эрнст (Jennifer Ernst), бывший директор по развитию бизнеса лаборатории Xerox PARC в Пало-Альто, Калифорния. - Печатая их непосредственно на пластик, PARC делает электронные элементы медленными, большими и дешевыми».

Технологический процесс печатания схем, разработанный PARC, требует немногим больших усилий, чем, например, распечатка обычной картинки. Все, что для этого нужно - специальные материалы, вроде серебряных чернил, а сама схема наносится на гибкие полиэтиленовые пластины, а не на хрупкий кремний. В принципе, конечный продукт даже сложно назвать чипом.

Адаптация различных технологий печати, включая впрыскивание чернил, штамповку и трафаретную печать, PARC производит усилители, батареи и переключатели намного менее дорогие, чем произведенные традиционным способом. А недавно компании удалось наладить производство 20-разрядной памяти и контроллеров, которые появятся в продаже уже в следующем году.

Другой интересный проект на основе печатных схем - детектор взрывов, который PARC разработала для Управления перспективного планирования оборонных научно-исследовательских работ США (U.S. Defense Advanced Research Projects Agency, DARPA). Гибкие печатные схемы встраиваются в военные каски, где новые сенсоры измеряют давление, мощность звука, ускорение и освещенность в условиях боевых действий.

Проведя неделю на передовой, солдат возвращается и сдает каску в специальную лабораторию, где полученные данные тщательно анализируются, и врачи делают вывод о возможности наличия травм головного мозга. Такие датчики хорошо выполняют свою работу, а стоят менее $1 по сравнению с $7, в которые обходится один традиционный сенсор.

Конечно же, печатные схемы и близко не способны конкурировать с кремнием, когда речь идет о быстродействии или возможности «упаковать» в малый объем миллиарды транзисторов. Но существует много областей применения, где стоимость гораздо важнее быстродействия. А в начале 2012 года печатные схемы начнут применять в игрушках и электронных играх, требующих простейшей обработки данных - например, синтезаторах речи, а также для управления подушками безопасности в автомобилях.

А уже к 2015 году печатные схемы можно будет найти и в других электронных продуктах - гибких ридерах электронных книг, которые можно будет сворачивать в трубочку наподобие бумажных журналов или для производства одежды из специальных тканей с солнечными элементами, с помощью которой можно будет подзаряжать мобильный телефон или музыкальный плеер.

По прогнозам аналитической фирмы IDTechEx, объемы продаж гибких печатных схем возрастут с $1 млрд в 2010 до $45 млрд в 2016 году. Они найдут применение в широком спектре устройств.

AMD или Intel? Борьба на рынке процессоров для ПК обостряется: после долгих лет неудач компания AMD выводит на рынок процессор Zen. Быстрее также станут мобильные чипы и видеокарты.

1 Дзен-мастер от AMD

Выпуском нового процессора Zen компания AMD объявила войну Intel, и у любителей мощных ПК весной снова появится возможность выбора между двумя равноценными марками чипов. Архитектура Zen объединяет в себе четыре ядра с разделяемым кешем третьего уровня и 14-нанометровыми транзисторами. При этом в каждом ядре AMD реализована гиперпоточность, которая до сих пор была прерогативой Intel.

2 Intel Kaby Lake с частотой 4,5 ГГц

Уже появились новые ноутбуки, в том числе Medion Akoya S3409, работающие на новом поколении процессоров от Intel - Kaby Lake. В 2017 году можно ожидать чипы для ПК с повышенной вплоть до 4,5 ГГц тактовой частотой. Вероятно, этому поспособствует 14-нанометровый техпроцесс изготовления полупроводников.

3 Artemis для смартфонов

В 2017 году компания ARM планирует выпустить процессор Artemis. Изготовленный по 10-нанометровому техпроцессу, он обещает смартфонам увеличенное на 30% время работы от батареи и больше вычислительной мощности. Предположительно, этот процессор будет использоваться в iPhone 7s.

4 AMD вернется на рынок топовых видеокарт

О следующем поколении видеочипов Vega от компании AMD официально пока еще известно очень мало. Но благодаря многочисленным утечкам становится понятно, что речь идет о решениях топового уровня, существенно превосходящих Polaris (Radeon RX 470/RX 480) - и все это при сравнительно скромном увеличении энергопотребления.

> Самой быстрой видеокартой во второй половине 2017 года должна стать двухчиповая плата на базе Vega с производительностью около 23 терафлопс, которая сможет проводить вдвое больше вычислений в единицу времени, чем действующий лидер NVIDIA Titan X. Скорее всего, в ней будет применяться второе поколение памяти High Bandwidth Memory увеличенного объема с подключением к процессору по очень широкой шине.

> Виртуальная реальность в 4К-разрешении технически станет доступной на любом компьютере среднего уровня. Кроме того, в 2017 году появятся игры с отображением большей палитры цветов и повышенной четкости благодаря технологии High Dynamic Range (HDR). Именно для них и нужна эта гигантская мощь видеокарт в первую очередь.

Накопители данных: новый SSD созрел для рекорда

С 2017 года быстрые SSD- и флеш-накопители смогут вмещать в себя гораздо больше информации, чем традиционные HDD. Однако новый тип магнитной памяти имеет все шансы похоронить даже флеш.

5 Турбо-SSD читают со скоростью 10 Гбит/с

Существует ли предел скорости у SSD-технологии? 2017 год определенно даст шанс переосмыслить существующее положение вещей. Так, Samsung PM1725a выполняет более миллиона операций ввода-вывода в секунду. Seagate готовит SSD-накопитель Nytro XP7200 со скоростью чтения до 10 Гбит/с (1,25 Гбайт/с). Его подключение реализовано через шину PCIe с 16 линиями, то есть аналогично видеокартам. До сих пор максимумом на ПК были четыре линии, а в серверном оборудовании - восемь.

6 Гигантские SSD до 100 Тбайт

Прощай, магнитный диск: разработчики накопителей начали укладывать штабелями даже флеш-ячейки, что ведет к невероятной плотности записи. Seagate создает пока еще безымянный твердотельный накопитель на 60 Тбайт в формате 3,5 дюйма. Toshiba уже нацелилась на 100 Тбайт.

7 Масштабное объединение памяти

Не успела флеш-память набрать обороты, как на рынок вышла новая технология-преемник. Она отличается модулями, на которых ОЗУ и накопитель сливаются в один турбо-носитель. Такие модули выдерживают гораздо больше процессов записи, чем SSD, и передают данные так быстро, что могут заменять оперативную память. Фурор произвела память 3D XPoint от Intel, которая сейчас тестируется на серверах Facebook. Однако 3D XPoint пока лишь в десять раз обгоняет SSD - для ОЗУ этого недостаточно.

> Как нарочно, именно магнитная память должна завершить объединение: технология MRAM от компании Everspin использует для хранения информации не электрические токи, а магнитные элементы - впервые она была использована в модулях Aup-AXL-M128 для разъема M.2. (рис.1) Намагниченность может изменяться так быстро, что память MRAM достигает скорости оперативной памяти. Нерешенной осталась лишь проблема недостаточной емкости - 256 Мбит на чип. Но уже в следующем году плотность должна быть увеличена в четыре раза. Кроме того, MRAM не подвержена «старению», как флеш-память, и сохраняет данные при отключении питания.

> В микропроцессорах компания Fujitsu планирует начать использовать небольшую память NRAM от Nantero (рис.2). NRAM сохраняет информацию в углеродных нано-трубках за счет изменения проводимости. У этой технологии такой же хороший потенциал, как и у MRAM.

8 Терабайтные SSD для телефонов

К слову о плотности записи: Samsung размещает свой терабайтный SSD на площади всего в два квадратных сантиметра - идеально для ультрабуков, смартфонов и планшетов. Вероятно, это становится возможным благодаря новому поколению ячеек памяти V-NAND, когда друг на друга накладываются 64 слоя ячеек.

Быстрый Интернет в любых сетях

Благодаря новому телефону Pixel от Google и экипированным сетям скорость Интернета поднимется до невиданных ранее высот, даже в общественном транспорте, где уже предоставляется бесплатный Wi-Fi.

9 Новые скорости по ТВ-кабелю

За зашифрованным сокращением DOCSIS 3.1 скрывается мощный апгрейд передачи данных посредством коаксиального (телевизионного) кабеля, к которому ведущие провайдеры приступят в 2017 году. Помимо построения сети на стороне провайдера, клиентам также понадобится новый модем, такой как SURFboard SB8200 от Arris. В теории DOCSIS 3.1 позволит скачивать данные со скоростью до 10 Гбит/с, а загружать - со скоростью в 1 Гбит/с, окончательно похоронив тем самым стекловолокно.

10 Мобильная связь прорывает гигабитную границу

Ведущие сотовые операторы готовят свои сети для работы по технологии LTE Advanced Pro. Следующим летом они должны преодолеть гигабитный рубеж. Осталось надеяться, что провайдеры согласуют свои тарифы и смогут предложить своим клиентам больше трафика за те же деньги.

11 Бесплатный Wi-Fi в транспорте

До конца 2016 года «Мосгортранс» и РЖД планируют завершить оснащение всего транспорта новым оборудованием Wi-Fi. Теперь можно будет получить бесплатный доступ к Интернету везде.

12 Google нападает на Apple и Microsoft

Выпуском нового смартфона Pixel, преемника устройств Nexus, корпорация Google демонстрирует свою новую стратегию. Ценовая политика этой компании в будущем будет все сильнее ориентирована на Apple: в зависимости от телефона и комплектации стоимость варьируется от примерно 55 000 до 75 000 рублей. В отличие от линейки Nexus, где на переднем плане стояла операционная система Android, здесь на сцену выходит новый голосовой помощник, которого Google скромно называет «Ассистентом». Компания собирается поставить его в один ряд с Siri от Apple, Cortana от Microsoft и Alexa от Amazon.

> Новая ОС Кроме того, Google в настоящее время работает над новой операционной системой под кодовым названием Andromeda, в которой должны объединиться Chrome OS и Android. Эта новая оболочка будет установлена, в первую очередь, на ноутбуках и планшетах «два в одном», которые Google противопоставляет устройствам Surface от Microsoft. Первым аппаратом на базе Andromeda должен стать ноутбук-трансформер Pixel 3 - последующая модификация модели Pixel C . Он выйдет на рынок осенью 2017 года.

Виртуальная реальность: погружение в мир иллюзий

Google вооружается, Oculus переоснащается, а Intel начинает восхождение - в 2017 году рынок виртуальной реальности может резко изменить курс. Также нас ожидает погружение в VR-миры с помощью браузера.

13 Google Daydream

Запуском своей VR-платформы Daydream компания Google прощается с дешевыми очками Cardboard из картона. Шлем, получивший названием «View», сделан по большей части из пластика и текстиля, благодаря чему мало весит. Он создает столь же реалистичное погружение, что и продукт-конкурент Gear VR от Samsung. Однако данный шлем работает только с совместимыми с Daydream смартфонами, такими как Pixel Phone.

14 Беспроводной шлем

Компания Oculus VR, один из лидеров рынка VR-шлемов, представила прототип гарнитуры Rift под названием «Santa Cruz», которая обходится без подключения к ПК. Вычислительный блок располагается на затылке пользователя.

15 Intel Project Alloy

Центральный элементом прототипа VR-очков от Intel является камера RealSense, распознающая физические объекты в пространстве - например, руки пользователя. В следующем году эта компания откроет свое программное и аппаратное оборудование для разработчиков.

16 WebVR: виртуальная реальность в браузере

Преимущество VR-контента в браузере заключается в отсутствии необходимости устанавливать дополнительное ПО, чтобы просматривать содержимое с помощью подходящего шлема. Сегодня разработкой виртуальной реальности для браузера занимаются множество организаций. Техническую базу составляет JavaScript-интерфейс WebVR, возникший в результате сотрудничества команд Mozilla и Google Chrome.

> Конфигурация автомобиля в VR На своей конференции Connect компания Oculus представила программу React VR, с помощью которой веб-разработчики в будущем смогут легко создавать контент WebVR. Кроме того, Oculus показала WebVR-приложение от автоконцерна Renault, позволяющее конфигурировать новый автомобиль в виртуальной реальности. Для просмотра контента WebVR Oculus также разрабатывает VR-браузер Carmel.

> VR для Microsoft Edge Даже Edge в будущем должен стать вратами в виртуальную реальность: разработчики Microsoft уже работают над поддержкой WebVR в браузере системы Windows 10. Вместе с очками HoloLens от Microsoft он принципиально изменит подход к работе в Интернете.

Мир на пороге больших перемен

В 2017 году мы будем управлять нашими умными домами посредством голоса, получать покупки при помощи дронов и ездить в зимний отпуск на автомобиле Tesla, если, конечно, все пойдет так, как задумано.

17 Tesla Model 3

В конце 2017 года это свершится: первые модели доступного электрического автомобиля Model 3 от компании Tesla Motors должны быть переданы первым покупателям, сделавшим предзаказ, - при условии, что производство аккумуляторов на фабрике Gigafactory входящей в состав компании, пойдет по плану. В США цена этих инновационных авто будущего среднего класса будет начинаться от $35 000 долларов. В нее не включена плата за использование станций быстрой зарядки.

18 Доставка с помощью дронов

Разрешения от соответствующих ведомств по вопросам воздушного сообщения уже получены: в настоящее время Google в США и Amazon в Великобритании тестируют доставку своих товаров автономными дронами. Коммерческий запуск планируется на 2017 год.

19 Умные дома от Google и Amazon

Благодаря динамикам Echo и Home компании Amazon и Google вступают в бизнес умных домов. Оба устройства управляются голосом. Отвечать будет голосовой помощник.

> Echo голосом ассистентки Alexa, разработанной компанией Amazon, предоставит информацию, прочитает аудиокниги, озвучит сообщения, данные о пробках и прогноз погоды, а также воспроизведет музыку из сервисов Prime и Spotify. Кроме того, с ее помощью можно управлять устройствами из домашней сети: лампами, выключателями и термостатами производства, к примеру, компаний Philips (Hue) и Innogy.

> Home (на иллюстрации) - конкурент устройства Echo от Google с практически теми же возможностями. Разница: в качестве помощника выступает «Ассистент» Google, и есть привязка к другим продуктам этой корпорации, таким как Chromecast и Play Music.

ФОТО: компании-производители; Martin Mielek/Google, Amazon, Samsung, Google; Deutsche Bahn AG; Dirk Ellenbeck/Vodafone

УДК 37.012.4

К. Г. Митрофанов, О. В. Зайцева

ПРИМЕНЕНИЕ ИННОВАЦИОННЫХ КОМПЬЮТЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В СФЕРЕ ОБРАЗОВАНИЯ: ОСНОВНЫЕ АСПЕКТЫ И ТЕНДЕНЦИИ

Использование информационно-коммуникационных технологий (персональный компьютер, Интернет, ШеЪ-технологии и т. д.) в сфере образования оценивается неоднозначно: существуют мнения как о положительном, так и отрицательном влиянии ИКТ на участников образовательного процесса. Рассматриваются предпосылки внедрения ИКТ в сферу образования, плюсы и минусы процесса информатизации образования, а также делается попытка выявить основные тенденции, которые формируются в образовании в связи с использованием информационно-коммуникационных технологий.

Ключевые слова: информационно-коммуникационные технологии в системе образования, инновации, непрерывное образование, Интернет, коучинг, образовательные услуги.

Современная жизнь, компьютеризация сферы практической деятельности, получившая распространение в последние годы, продемонстрировали нашему обществу требуемый уровень владения навыками общения между представителями различных культур с помощью глобальной компьютерной сети Интернет, где необходимо умение обмениваться письменными или устными сообщениями без посредника, т. е. напрямую.

Эта ситуация вполне коррелирует с теми требованиями, что предъявляются сегодня участнику современного образования, а именно - быть компетентным в различных ситуациях. Речь идет о тех знаниях, которые могут обеспечить такую компетентность не благодаря заученным предметным знаниям, а благодаря освоенному инструментарию и способам работы с ним.

Особенно это проявляется в практике общения с помощью сети, в международной хозяйственной деятельности. Требование компетентности сильно возрастает, так как деятельность специалиста в этом случае напрямую связана с принятием ответственных решений в условиях конкурентной борьбы как неотъемлемой части рыночной экономики, рисков деятельности, нередко в условиях чужой культуры. В этих ситуациях успех или неуспех дела может определяться качеством договоренностей.

Постепенное вхождение России в международное экономическое и политическое сообщество выявляет проблемы информационно-технологические и культурные как запросы (в неявном пока виде) к результатам образования. В этих условиях перед образованием встает одна из стратегических задач: оно должно, наряду с базовыми знаниями, обеспечивать вхождение в особую культуру сетевого взаимодействия и в информатизированную практическую деятельность.

Кроме вышеуказанных существуют и другие предпосылки использования информационно-коммуникативных технологий (ИКТ) в системе образования. К их числу относятся:

Необходимость выстраивания в России эффективных систем непрерывного образования;

Неуклонная общемировая тенденция снижения затрат на образование, в числе других отраслей;

Растущий спрос на образовательные услуги как один из видов досуга и личной конкурентоспособности.

Рассмотрение этих (и других) предпосылок задает контекст и целевые ориентиры использования ИКТ в системе образования.

Однако не менее важным представляется системное и концептуальное видение тех трендов, что «захватывают» образование, и прежде всего в связи с внедрением в сферу образования современных информационно-коммуникативных технологий.

«На рубеже XX и XXI вв. традиционная система образования оказалась перед лицом новых вызовов, характерных уже для эпохи глобализации».

Как отмечает П. Г. Щедровицкий, «на наших глазах за последние 15 лет развиваются несколько технологий распространения знаний. Самые простые -средства массовой информации и консалтинг. Если образование рассматривать тоже как такую систему распространения и обращения знаний (а в свете сказанного выше о роли знаний в современном обществе именно эта функция образования, очевидно, выходит на первый план), то можно сказать, что сегодня образование существенно потеснено в своих институциональных границах средствами массовой информации и консалтингом» .

По мнению П. Г. Щедровицкого, современное образование должно ответить на вызов этих новых каналов и форм распространения знания и модернизироваться в соответствии с новыми требованиями, «потому что, по большому счету, существующие технологии массовой коммуникации эффективнее и дешевле, чем образование... А все дорогое будет умирать, потому что сейчас, когда мир вышел на границы своей мирохозяйственной рентабельности, никто не будет платить за то, что дорого и неэффективно».

Помимо уже упомянутых СМИ в контексте влияния на систему образования следует выделить спутниковое телевидение, открывающее необозримые воз-

можности дистанционного обучения, и мультимедийные технологии, которые, однако, несут риск возникновения иллюзии, что учеба «по СБ-ромам» может с легкостью заменить поход в школу (университет). Представить реальность подобной ситуации несложно, вспомнив, как видео со временем изменило отношение к кино.

Но, конечно же, одним из наиболее важных средств ИКТ в эпоху глобализации и постмодернизма становится Интернет. Вот как характеризует это явление Н. В. Громыко: «Интернет - это квинтэссенция постмодернистского строя и стиля жизни, это то пространство, где постмодернизм представлен наиболее развернуто и по форме наиболее адекватно: войдя в Интернет, погружаешься в суть постмодернистской эпохи во всей ее философско-мировоззренческой и антропологической специфике» .

В чем же опасность Интернета для образования с точки зрения его институциональных связей с философией, наукой и практикой? Как показывает

Н. В. Громыко, в отношении первых двух опасность заключается в стирании границы между знанием и информацией, а в отношении третьей - в том, что «Интернет есть технологически наиболее развитое и оснащенное средство удержания людей вне процессов деятельности», что, в конечном счете, приводит и к упадку мышления.

Так в чем же опасность «слишком легкого» - по сравнению с традиционной системой образования -доступа к информации? Есть подозрение, что использование Интернета «освобождает» учащегося не только от необходимости занимать деятельностную позицию, но и от самостоятельного мышления. Н. В. Громыко рисует и вовсе ужасающую картину: «Учащиеся, посаженные в массовом порядке за компьютеры, получают возможность скачивать информацию по любому интересующему их вопросу. Причем само это «скачивание» напрочь вырубает у них интерес и способность к самостоятельным открытиям. Учащиеся становятся все более и более эрудированными, но все менее и менее знающими. С помощью Интернета они попадают в мир, где все уже известно и где нужно только правильно сориентироваться, чтобы найти необходимый ответ».

Впрочем, не все так просто. Как заметил еще Иммануил Кант, самостоятельное мышление тесно связано со способностью суждения, отсутствие которой «есть, собственно, то, что называют глупостью». Но не является ли способность учащегося «правильно сориентироваться» в океане информации, доступной по Интернету, своего рода «гипертекстовым эквивалентом» способности суждения?..

Принимая во внимание всю приведенную выше критику и утверждения о негативном влиянии на систему образования и СМИ, и Интернета, и даже консалтинга, можно, тем не менее, заметить, что по отношению к традиционной системе образования опи-

санное влияние лишь обостряет и обнажает ее недостатки, проявившиеся уже ранее и имеющие сущностный характер .

Понимание того, что основным источником прибыли и средством формирования прибавочной стоимости в «постиндустриальном» обществе все чаще выступают знания и способы их практического применения, т. е. то, что обычно и называют инновациями, становится все более массовым. Такое понимание в корне начинает менять и даже «ломать» устоявшиеся представления о соотношении образования и экономики, о понятии национальной безопасности, о совокупном общественном продукте, о собственности и др.

Способность к приобретению новых знаний, различных форм и видов данных, необходимых сведений, информации, а также различных их интерпретаций, способов работы с ними и многое другое становится фундаментальной характеристикой всех участников постиндустриальной экономики.

Человек в течение своей жизни вынужден несколько раз сменить профессию, и это становится нормой, а не девиантным поведением. Это происходит потому, что развитие человеческого ресурса становится все более насущным процессом и предметом все более острой конкуренции в современном мире.

Все это приводит к тому, что в образовательных практиках начался массовый переход от подготовки «под рабочее место» к предоставлению различных индивидуализированных образовательных возможностей для всех участников образовательного процесса. Таким образом, концепция непрерывного образования становится элементом повседневной деятельности множества людей, обусловливает переход от парадигмы фундаментального образования и подготовки к парадигме непрерывного образования.

Хорошим примером является развернутая в мире за последние годы (и, кстати, спрогнозированная рядом ведущих психологов и философов в нашей стране) практика персонального коучинга (комплексное гуманитарно-технологическое сопровождение деятельности отдельного человека, включая его «интеллектуальное» дооснащение, в том числе с использованием современных программных средств). Если поначалу потребителями коучинга являлись «первые» лица, то сейчас компании начинают внедрять эту практику для всех сотрудников или для ключевых категорий, причем на постоянной основе .

Многие эксперты отмечают, что одним из условий, а значит и важнейшей предпосылкой внедрения современных ИКТ в практику общего образования, является появление смешанного финансирования . Различные источники финансирования появляются только в том случае, когда появляются и начинают оформляться различные потребительские запросы к образованию как к практике, ответственной за потребление и производство знаний.

Если на первом этапе реформирования системы образования таковыми потребителями выступили родители, то сейчас в их число все больше входят взрослые учащиеся с запросами для себя, компании, корпорации.

Все эти предпосылки, а также накопленный потенциал в решении подобных вопросов привели к появлению национальных, международных и даже мирового рынка образовательных услуг, программ, подходов, образовательных систем и средств их использования.

Отсюда следует одно из ключевых требований к внедрению и дальнейшему использованию ИКТ в образовании. Эти процессы должны выводить пользователей образования в различные среды - межрегиональные, общенациональные, международные, а также межсферные, межпрофессиональные, межкуль-турные и пр. Иначе ИКТ своей функции образовыва-ния в образовании не выполнят. Точнее сказать, мы эту новую и непростую функцию не реализуем.

Развитие Интернет- и "М"еЪ-технологий привело к появлению новых форм получения и восприятия знаний, новых форм обучения. Эти формы приводят не только к изменениям технического плана, но и самой методологии и психологии получения и освоения знаний. Появление дистанционного обучения, тесно связанное с достижениями информационных технологий, дало не только большие возможности получения знаний на расстоянии, но также поставило ряд вопросов, проблем, не отвечая на которые мы не можем говорить о цивилизованном переходе на передовые формы образования .

Передовая система образования опиралась и опирается на последние достижения в области науки и технологии. Трудно утверждать об эффективности образовательного процесса, если мы используем устаревшую научно-образовательную информацию, отжившие методы организации обучения и технологии. Объем информации с каждым годом увеличивается, информация становится самым дорогим продуктом, и она является важным фактором, влияющим на развитие культуры, образования, науки и экономики. В настоящее время переход на электронные формы представления, хранения, передачи и обработки научно-образовательной информации стал объективной реальностью и наиболее эффективным средством ее доставки до потребителя. Онлайновый доступ через Интернет или использование баз данных на СБ-носителях в сотни и тысячи раз повышает эффективность работы по сравнению с традиционной бумажной технологией.

Таким образом, с одной стороны, необходимы эффективные средства доступа к знаниям, с другой -нужны сами источники научно-образовательной информации. Сегодня фонды знаний формируются главным образом в библиотеках, университетах и специализированных информационных центрах. Переход на

электронную форму представления и передачи информации стал важной основой извлечения необходимых знаний .

В системах дистанционного образования вопросы качества и актуальности самих знаний должны быть поставлены на одно из самых первых мест. При создании содержательной части мы должны опираться на источники, которые несут в себе современные тенденции развития данной предметной области и которые регулярно обновляются.

Эффективность использования современных ИКТ в образовании, особенно иллюстративных средств обучения, максимально полная реализация их дидактических и воспитательных возможностей, безусловно, являются важным требованием.

Использование форм наглядности, которые не только дополняют словесную информацию, но и выступают носителями информации, должно способствовать повышению мыслительной активности учащихся .

Изобразительные и условно-графические средства наглядности (таблицы, схемы, рисунки, графики, диаграммы, репродукции картин, фотографии ученых, живопись, аудиовизуальные средства и т. д.) являются составными элементами печатных и электронных учебных материалов и в силу этого играют существенную роль в развитии интеллектуальной, познавательной деятельности учащихся .

Трудно представить себе ребенка младше 14 лет, не знающего, что такое компьютер, Интернет или просто сотовый телефон.

Поколение нынешних школьников осваивало компьютер и новые технологии легко и не задумываясь, как любой ребенок осваивает окружающий его мир. При этом об информатизации именно процесса обучения речь идет уже достаточно давно. В чем же здесь дело?

Как уже было сказано, современное поколение 1014-летних школьников осваивало компьютер стихийно. Специально организованное обучение по его использованию в школе не проводилось. Компьютер, подключенный к сети Интернет, не просто содержит большее количество информации и развлечений, чем любой школьный учебник или учитель, но может продемонстрировать эту информацию в удобной форме. Базовой характеристикой любого компьютера является его «персональность», возможность настроить его «под себя», собственные особенности и темп. Традиционная школа такой возможности не дает.

Другой стороной процесса информатизации и повсеместной компьютеризации является все большее несоответствие требований школы и реальной жизни. Приходит на ум латинская фраза «Non scholae, sed vitae discimus» - «Учимся не для школы, а для жизни». Это правило, которое в стенах школы подчас забывают. Невозможно не принимать во внимание тот факт, что современный человек, к примеру, даже не

задумывается о красоте собственного почерка - компьютер этой особенности на экране не отображает, мало задумывается о правильном написании слов - специальная программа выявит все допущенные ошибки.

Очевидным для авторов является то, что в условиях информационной стадии развития общества именно система образования, как отрасль производства знаний и научных школ, является отраслью приоритетной. Более того, просто «идти в ногу со временем» для образования уже мало. Нужно опережать, быть на шаг впереди, только тогда выпускники школ и вузов могут отвечать требованиям социума по всем показателям.

Уже в силу того факта, что образование является разным для разных людей и выполняет для них различные функции: для одних это связано с работой, для других - с мировосприятием, для третьих - с по-

лучением некоторой базы дальнейшей жизнедеятельности и т. д., ИКТ также будут использоваться различно. Один раз это будет инструмент для работы, второй раз - вспомогательное средство построения своей образовательной траектории, третий раз - путь определения собственной идентичности и своего места в жизни, четвертый - получения доступа к различным ресурсам и пр.

Все эти моменты происходящего вызывают к жизни, с еще большей необходимостью, чем ранее, вопрос об учении как деятельности. В противном случае вспомогательные образовательные средства, каковыми являются ИКТ, могут очень быстро - и этот процесс, тем более неплохо финансируемый производителями программного обеспечения, уже идет - превратиться вначале в предмет изучения, а затем и в задачу обучения и образования.

Список литературы

1. Щедровицкий П. Г. Управление развитием: изменение сферы производства, обращения и использования знания // Открытое образование и региональное развитие: проблемы современного знания: сб. науч. трудов по мат-лам V Всерос. науч. тьюторской конф. Томск, 2000. С. 18-19.

2. Громыко Н. В. Интернет и постмодернизм - их значение для современного образования // Альманах «Восток». Из выпуска: N 9\10(33\34), сентябрь-октябрь 2005 г.

3. Марача В. Г. Образование на рубеже веков: методологические соображения // Образование XXI в.: достижения и перспективы: междунар. сб. теорет. метод. и практ. работ по проблемам образования. Рига: Международная ассоциация «Развивающее обучение»: Педагогический центр «Эксперимент», 2002. С. 38-53.

4. Краснова Г. А., Беляев М. И., Соловов А. В. Технологии создания электронных обучающих средств. М.: МГИУ, 2001. 224 с.

5. Чепчик Д. Б. Информационный дизайн как инновационная технология создания электронных учебных пособий. 1^1.: http://ikt.rsvpu.ru

6. Положение о целевом финансировании «Разработка инновационных учебно-методических комплексов для системы общего образования» ПО ПРОЕКТУ «ИНФОРМАТИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ ОБРАЗОВАНИЯ».

7. Мультимедиа в образовании: Специальный учебный курс / Институт ЮНЕСКО по информационным технологиям в образовании. 1^1.: http://www.ido.edu.ru/open/ikt/chrest6.htm

8. Информационные и коммуникационные технологии в дистанционном образовании: Специализированный учебный курс / пер. с англ. Майкл Г. Мур, У. Макинтош, Л. Блэк и др. М.: Издат. дом «Обучение-Сервис», 2006.

9. Бендова Л. В. Педагогическая деятельность тьютора в сети открытого дистанционного профессионального образования: автореф. дис. ... канд. пед. наук. М., 2006.

Митрофанов К. Г., кандидат педагогических наук, руководитель Центра методологии и проектирования стандартов и

оценки качества образования.

Ул. Черняховского, 9, г. Москва, Московская область, Россия, 125319.

E-mail: [email protected]

Зайцева О. В., старший научный сотрудник.

Федеральный институт развития образования.

125319, г. Москва, ул. Черняховского, 9, г. Москва, Московская область, Россия, 125319.

E-mail: [email protected]

Материал поступил в редакцию 16.10.2009

K. G. Mitrofanov, O. V. Zaitseva INNOVATIVE COMPUTER TECHNOLOGIES IN EDUCATION: BASIC ASPECTS AND TRENDS

Implementation of Information and Communication Technologies (personal computer, Internet, Web-technologies etc) in the education sphere is a complex issue. There are different opinions which describe both positive and negative ICT influences on participants of educational process. ICT implementation background in the sphere of education, advantages and shortcomings of the informatization process are considered in the article. Also article presents the attempt to identify basic trends emerging in education as a result from Information and Communication Technologies implementation.

Key words: information and communication technologies in education, innovations, continuous education, Internet, coaching, educational services.

Mitrofanov K. G.

E-mail: [email protected]

Federal Institute of Educational Development.

Ul. Chernyakhovskogo, 9, Moskva, Moskovskaya oblast, Russia, 125319.

Платежные системы с распознаванием лиц: широко применяются уже сейчас

Системы распознавания лиц используются во многих странах для розыска преступников, контроля доступа к режимным объектам, а в некоторых странах - для подтверждения платежей в онлайн-банкинге. С 2014 года китайская компания Alibaba Group тестирует алгоритмы распознавания лиц, разработанные компанией Face++. Их собираются использовать для идентификации личности и подтверждения заказов в платежной системе Alipay. Точность алгоритма уже достигла 80%.

Еще одна компания, которая постепенно внедряет распознавание лиц, - . Она использует функцию Selfie Pay, которая позволяет подтверждать онлайн-платежи с помощью селфи. Чтобы приложение сделало снимок, нужно кивнуть или моргнуть - таким образом алгоритм убедится, что перед ним живой клиент, а не его фотография. Систему уже тестируют в Нидерландах, США, Канаде и странах Евросоюза. В этом году MasterCard обещает расширить перечень стран.

Панорамное селфи: уже сейчас

Первая любительская камера Panono Explorer Edition, позволяющая делать фото с обзором в 360 градусов, появилась на рынке в 2015 году и открыла новую эру в области фотографии. После этого на рынке появилось множество панорамных камер стоимостью до $500 производства Kodak, Samsung, Sony и других компаний. Журналисты из ведущих мировых изданий используют такие камеры, чтобы снимать репортажи из горячих точек. Например, журналисты из The New York Times на камеру Samsung Gear 360 сняли видео из лагеря беженцев в Нигере.

Формат 360-градусных фото и видео дает возможность показать происходящее наиболее достоверно, и в будущем, возможно, станет стандартом для новостных материалов.

Панорамные видеоролики уже используют для создания виртуальной реальности. Например, британский производитель алкоголя Diageo снял VR-ролик «Decisions», предупреждающий об опасности вождения в состоянии алкогольного опьянения.

Генная терапия 2.0: уже сейчас

Фото: Steve Gschmeissner/Science Photo Library

Генная терапия - совокупность биотехнологических и медицинских методов, направленных на лечение заболеваний, вызванных мутациями в структуре ДНК или поражением ДНК вирусами, с помощью редактирования генетического аппарата. Изначально генную терапию рассматривали как средство излечения наследственных генетических заболеваний, однако сейчас исследователи надеются применить ее для борьбы с широким спектром заболеваний: болезнью Альцгеймера, диабетом, сердечной недостаточностью и раком. В мае Евросоюз одобрил использование генной терапии при тяжелом комбинированном иммунодефиците у детей.

Одной из самых перспективных технологий генной терапии является редактирование генома CRISPR/Cas9. Эту технологию открыли в 2013 году как механизм бактериального иммунитета вирусной ДНК. Ученые называют ее «молекулярными ножницами», так как она позволяет с высокой точностью вырезать и изменять участки ДНК любых организмов прямо в живых клетках. В октябре китайские ученые провели первый в мире эксперимент по взрослого человека с помощью технологии CRISPR/Cas9. Сотрудники Сычуаньского университета ввели модифицированные Т-лимфоциты пациенту, больному раком легких. Предполагается, что это запустит процесс уничтожения раковых клеток в его организме.

Ботнет вещей: уже сейчас

В начале 2000-х годов хакеры научились взламывать подключенные к интернету компьютеры и организовывать их в сеть для массированных атак на определенный сервер. С распространением «интернета вещей» - недорогих подключаемых камер, принтеров и сканеров - хакеры все чаще стали выбирать своей мишенью уязвимые смарт-устройства. Через них киберпреступники получают контроль над оборудованием локальных сетей, модемами, сетевыми хранилищами, системами видеонаблюдения и даже промышленными управляющими системами.

В сентябре сайт хостинговой компании OVH подвергся рекордным с помощью ботнета. Суммарная мощность атак достигла 1 Тб/с, наибольшая мощность одной из них - 799 Гб/с.

Обучение с подкреплением: распространится через 1–2 года

Искусственный интеллект AlphaGo, основанный на обучении с подкреплением, обыграл в го мирового чемпиона Ли Седоля

Обучение с подкреплением - один из способов машинного обучения, в ходе которого система обучается, взаимодействуя со средой. Самые перспективные исследования в этой области ведет лаборатория DeepMind, подразделение Alphabet. В 2016 году ее программа AlphaGo обыграла мирового чемпиона Ли Седоля со счетом 4:1 в го - древнекитайскую настольную игру, которая долгое время считалась недоступной искусственному интеллекту.

Сотрудники DeepMind предполагают, что перспективы обучения с подкреплением гораздо шире игрового искусственного интеллекта. Например, оно позволит роботам учиться ходить и манипулировать незнакомыми предметами без предварительных исчерпывающих инструкций, а беспилотным автомобилям - извлекать опыт из каждой поездки.

Практический квантовый компьютер: через 4–5 лет

Квантовый компьютер D-Wave Systems.

Квантовый компьютер - это вычислительное устройство, которое для передачи и обработки данных использует явления квантовой суперпозиции и квантовой запутанности. Основной единицей вычисления в нем является квантовый бит, который, в отличие от бита, может означать 1 и 0 одновременно. Это позволяет квантовому компьютеру производить вычисления в 100 млн раз быстрее, чем стандартный компьютер.

В мае прошлого года IBM через облачную платформу IBM Quantum Experience открыл доступ к своему квантовому компьютеру, который находится в лаборатории в Йорктаун-Хайтс. На данный момент около 40 тысяч пользователей провели более 275 тысяч экспериментов с использованием IBM Quantum Experience. Процессор компьютера состоит из пяти кубитов, а в будущем IBM надеется увеличить мощность до 50 кубитов. 6 марта компания объявила о создании нового подразделения IBM Q, которое будет заниматься разработкой модели квантового компьютера.

Кроме IBM, в этом году сразу несколько компаний - Google, Inte, Microsoft, - а также Научно-исследовательский институт Нидерландов и Технический институт Делфта обещают представить практические наработки в области квантовых вычислений.

Нейрочипы для парализованных: через 10–15 лет

Парализованный пациент играет в Guitar Hero с помощью нейрочипа. Фото: Battelle Memorial Institute

В последние годы ученые делают большие успехи в разработке нейроинтерфейсов, восстанавливающих двигательные функции у пациентов с травмами спинного мозга. Если в 2015 году речь шла в основном об опытах на животных - крысах и приматах, - то сейчас лаборатории в разных странах тестируют новые технологии на добровольцах-людях.

В апреле 2016 года сотрудникам Университета штата Огайо и Мемориального института Баттеля удалось достичь серьезного прогресса при лечении пациента с квадриплегией - параличом всех конечностей. Благодаря имплантированному в двигательную область коры головного мозга микрочипу, передающему декодированные сигналы в мускулы руки с помощью электростимуляторов, он смог заново научиться шевелить пальцами руки и даже в Guitar Hero.

В будущем ученые также надеются создать беспроводные нейрочипы, способные восстанавливать нейронные связи у пациентов с болезнью Альцгеймера.

Беспилотные грузовики: через 5–10 лет

Беспилотный грузовик Otto совершил первый коммерческий рейс 20 октября 2016 года. Фото: Anheuser-Busch, Otto

Согласно прогнозам, появление на дорогах автономных грузовиков окажет более сильное и противоречивое влияние на общество, чем появление легковых автомобилей. В долгосрочной перспективе беспилотные технологии сделают грузоперевозки дешевле, но в краткосрочной приведут к всплеску безработицы. Согласно докладу Белого дома, только в США работу около 1,7 миллиона водителей грузовиков.

Разработчики предполагают, что внедрение автономных грузовиков поможет сократить количество аварий, так как более 90% из них происходят вследствие ошибок водителя.

Первая коммерческая доставка беспилотным грузовиком состоялась 20 декабря. Ее совершила принадлежащая Uber компания Otto, которая занимается разработкой автономных систем управления для грузового транспорта. Грузовик без водителя преодолел 200 километров города Форт-Коллинс до Колорадо Спрингс со скоростью 88 километров в час и доставил 45 тысяч банок пива Budweiser для пивоваренной корпорации Anheuser-Busch.

Клеточный атлас: через 5 лет

Иллюстрация: Genome Research Limited

Международный консорциум ученых из США, Великобритании, Швеции, Израиля, Нидерландов и Японии собирается создать подробную трехмерную карту человеческих клеток, которая впервые визуализирует то, из чего состоит тело человека. Для этого придется каталогизировать 37,2 триллиона микроскопических изображений клеток человеческого организма, определив молекулярную подпись каждой клетки и присвоив ей «географические координаты» расположения в человеческом организме. «Клеточный атлас» - приоритетный проект в списке медицинских исследований, в которые Марк Цукерберг и его жена Присцилла Чан собираются инвестировать $3 миллиарда. Ученые ожидают, что этот проект окажет значительное влияние на биологию и медицину на ближайшие несколько десятилетий, поможет понять причины развития онкологических и аутоиммунных заболеваний, а также разработать эффективные препараты для их лечения.

Солнечные термофотоэлектрические батареи: через 10–15 лет

Нанофотонный солнечный термофотоэлектрический элемент. Фото: MIT

Стандартные кремниевые солнечные элементы захватывают только видимое излучение в диапазоне от фиолетового (380 нанометров) до красного (780 нанометров) и могут преобразовать в электричество ограниченное количество света. В настоящее время большинство солнечных батарей работают с коэффициентом полезного действия 20%, и, по подсчетам ученых, даже в теории он не сможет превысить 32%. Ученые Массачусетского технологического института (MIT) работают над созданием термофотоэлектрического преобразователя (STPV), который позволит получать энергию не только из света, но и из преобразованного тепла.

Элемент состоит из нескольких слоев углеродных нанотрубок, которые поглощают тепловое излучение, и фотонного кристалла-излучателя, который преобразует его в световое излучение видимого спектра и перенаправляет на солнечную ячейку, которая преобразует энергию в электричество. Такая установка как минимум в два раза эффективнее обычных солнечных элементов.