Информация и информационная культура

 

Состав и мощность узлов  может меняться даже в рамках одного кластера, давая возможность создавать  обширные гетерогенные (неоднородные) системы с задаваемой мощностью. Выбор конкретной коммуникационной среды определяется многими факторами: особенностями класса решаемых задач, доступным финансированием, необходимостью последующего расширения кластера и  т. п. Возможно включение в конфигурацию специализированных компьютеров, например файл-сервера, и, как правило, предоставлена  возможность удаленного доступа  на кластер через Internet.

 

На современном рынке  представлено не так много поставщиков  готовых кластерных решений. Это  связано, прежде всего, с доступностью комплектующих, легкостью построения самих систем, значительной ориентацией  на свободно распространяемое программное  обеспечение, а также с уникальностью  задач, решаемых с помощью кластерных технологий. Среди наиболее известных  поставщиков стоит отметить SGI, VALinux и Scali Computer.

 

Летом 2000 года Корнелльский университет (США) основал Консорциум по кластерным технологиям (Advanced Cluster Computing Consortium), основная цель которого - координация  работ в области кластерных технологий и помощь в осуществлении разработок в данной области. Ведущими компаниями, обеспечивающими инфраструктуру консорциума, стали крупные производители  компьютерного оборудования и программного обеспечения - Dell, Intel и Microsoft. Среди других членов консорциума можно назвать  Аргоннскую национальную лабораторию, Нью-Йоркский, Корнелльский и Колумбийский университеты, компании Compaq, Giganet, IBM, Kuck & Associates и другие.

 

Из интересных российских проектов следует отметить решение, реализованное в Санкт-Петербургском  университете на базе технологии Fast Ethernet [http://www.ptc.spbu.ru]: собранные кластеры могут  использоваться и как полноценные  независимые учебные классы, и  как единая вычислительная установка, решающая крупную исследовательскую  проблему. В Самарском научном  центре пошли по пути создания неоднородного  вычислительного кластера, в составе  которого работают компьютеры на базе процессоров Alpha и Pentium III. В Санкт-Петербургском  техническом университете собирается установка на основе процессоров Alpha и сети Myrinet без использования  локальных дисков на вычислительных узлах. В Уфимском государственном  авиационном техническом университете проектируется кластер на базе двенадцати Alpha-станций, сети Fast Ethernet и ОС Linux [www.osp.ru/os/2000/05-06/178019/].

 

Технологии суперкомпьютеров и кластеров первоначально "выросли" в основном из научных потребностей - для решения фундаментальных  и прикладных задач физики, механики, астрономии, метеорологии, сопротивления  материалов и т. д., где требовались  огромные вычислительные мощности. В  каких рыночных нишах будет востребована подобная производительность? Прежде всего, это проектирование сложных  управляемых систем (самолетов, ракет, космических станций), создание синтетических  лекарств с заданными свойствами, генная инженерия, предсказание погоды и природных катаклизмов, повышение эффективности и надежности атомных электростанций, прогнозирование макроэкономических эффектов и многое другое.

 

Компьютеры следующего поколения

 

Размеры вычислительных устройств  постоянно уменьшаются. Когда-то предполагалось, что более мощные машины будут  требовать больше места для периферийных устройств, памяти и т. д. Это предположение оказалось неверным. В 1965 году Гордон Мур сформулировал действующее и сейчас правило (названное законом Г. Мура), согласно которому производительность вычислительных систем удваивается каждые восемнадцать месяцев [Moore H. // Electronics. 38, 1965, № 8]. Мур вывел свой эмпирический закон, построив зависимость числа транзисторов в интегральной микросхеме от времени (рис. 2.9). Как следствие из этого закона можно вывести темпы миниатюризации отдельного транзистора.

 

 

 

 

Рис. 2.9.  Оригинальная запись закона Гордона Мура, публикация о котором впервые появилась в Electrinics Magazine

Ежегодное уменьшение на 10-30% размеров элементарных вычислительных модулей приведет в ближайшие 5-10 лет к практическому применению устройств с элементарными модулями размером примерно в 100-200 ангстрем (0,01-0,02 мк). Другими словами, быстрое развитие цифровых электронных технологий приводит к тому, что размер элементарного вычислительного устройства приближается к размеру молекулы или даже атома.

 

На таком уровне законы классической физики перестают работать и начинают действовать квантовые  законы, которые для многих важных динамических задач еще не описаны  теоретически. Для описания работы таких устройств неприменимы  классические объекты и методы информатики. В частности, в силу квантового принципа неопределенности Гейзенберга, в таких  микроскопических системах нет аналога  понятию "bit".

 

Вместо двоичных цифр новые  устройства будут оперировать с "волновыми функциями" ("квантовыми битами"). В некотором смысле, информатика  в своем развитии в недалеком  будущем должна будет перейти  от "арифметики" к "функциональному  анализу". С одной стороны, это  обусловливает переосмысление и  замену основных классических (неквантовых) алгоритмов, а с другой - дает возможность  вплотную подступиться к решению  проблем искусственного интеллекта.

 

В научно-исследовательских  лабораториях крупнейших университетов  и транснациональных ИТ-компаний рассматриваются несколько возможных  основных направлений создания элементной базы нового поколения вычислительных устройств [Граничин О.Н., Молодцов С.Л. Создание гибридных сверхбыстрых компьютеров  и системное программирование. СПб., 2006]:

 

на принципах ядерного магнитного или электронного парамагнитного резонанса;

на атомных ионах, помещенных в ловушки Паули или Пеннинга;

с использованием явления  сверхпроводимости;

на квантовых точках в  полупроводниковых неорганических системах;

на основе оптической симуляции  квантовой логики или на металло-биологической  гибридной основе.

Многие из указанных направлений  имеют существенные недостатки, которые  в некоторых случаях приводят к принципиальной невозможности  создания конкурентоспособного вычислительного  устройства. Характерным примером является проект корпорации IBM, которая в 1999 году только на первый этап разработки молекулярной элементной базы нового поколения выделила 17 миллиардов долларов на 5 лет. В результате был создан макет, оперирующий с 5 или 7 квантовыми битами и весом около 7 тонн, способный решать только примитивные задачи типа разложения числа 15 на два множителя 5 и 3 [domino.research.ibm.com/comm/pr.nsf/-pages/rsc.quantum.html?Open&printable].

 

В настоящее время наиболее перспективным  направлением разработки элементной базы компьютеров нового поколения представляется использование самоорганизующихся квантовых точек в твердотельных  системах, которые могут выполнять  функции квантовых битов и  быть связанными в квантовый регистр  на основе, например, электростатического  или магнитного типа взаимодействия.

 

нформационные технологии (ИТ) являются наиболее важной составляющей процесса использования информационных ресурсов общества. К настоящему времени ИТ прошли несколько эволюционных этапов, смена которых определялась главным образом техническим прогрессом, появлением новых технологических средств поиска и переработки данных. Последний по времени этап, часто называемый новым, характеризуется изменением направленности ИТ с развития технических средств на создание стратегического преимущества в бизнесе.

 

Предпосылки быстрого развития информационных технологий

 

До недавнего времени  информация не считалась важнейшим  активом для компании. Процесс  управления деятельностью организации  в большой степени зависел  от персонального воздействия первых лиц компаний без обширного процесса координации усилий менеджеров и  анализа данных. Деловые решения  принимались первыми лицами компаний чаще всего на основе опыта и интуиции, и лишь в небольшом числе случаев - на основе специально подготовленной информации, содержащей варианты решений  и оценку вероятности их осуществимости. Лишь мощные компании могли позволить  себе иметь аналитические центры, готовившие материал для принятия решений. Развитие вычислительной техники кардинально  изменило окружающую среду бизнеса. На рисунке 3.1 показаны главные предпосылки развития ИТ, основанные на компьютерных и телекоммуникационных технологиях.

 

 

 

 

Рис. 3.1.  Предпосылки развития ИТ

Глобализация и интегрированное  развитие индустриальных экономик значительно  расширяет возможности бизнеса. Информационные технологии и информационные системы (ИТ/ИС) обеспечивают мобильный доступ и аналитическую мощь, которые удовлетворяют потребности в проведении торговли и руководстве предприятиями в масштабе стран и континентов. Это создает угрозы национальным и региональным фирмам: глобальная связь и системы управления доставляют потребителю информацию о предложениях, качестве и ценах и позволяют совершать сделки и заказы в течение 24 часов в сутки в любом месте, где есть доступ в сеть.

 

В таблице 3.1 приведены основополагающие факторы, необратимо изменившие к концу  ХХ века деловую среду.

 

Таблица 3.1.

Глобализация Преобразование индустриальных экономик Преобразование предприятия

Управление и контроль в глобальном масштабе Экономика, основанная на знаниях и информации Неформальные цели и обязательства

Конкуренция и взаимодействие на мировых рынках Стратегическая ценность информации Децентрализация и гибкость

Глобальные системы доставки информации Знания как основа производительности и качества Локальная независимость

Распределенная групповая  работа Новые изделия и услуги Расширение полномочий

Международные соглашения и  стандарты Конкуренция, основанная на скорости принятия оптимального решения Снижение стоимости сделок за счет информационного маркетинга

Расширение базы знаний персонала Смещение фокуса с технологии на потребителя

Таким образом, мировой рынок  становится открытым, ни одна из фирм не может чувствовать себя в безопасности. Чтобы стать эффективным участником этого рынка, компании нуждаются  в мощной информационной поддержке  и современных системах связи.

 

Этапы развития информационных технологий

 

Существует несколько  возможностей классификации развития ИТ с использованием компьютеров, которые определяются различными качественными признаками деления на этапы. Основной целью применения ИТ становится удовлетворение корпоративных и персональных информационных потребностей. Ниже приводится несколько таких классификаций.

 

Проблемы, стоящие на пути информатизации общества

 

1-й этап (до конца 60-х  гг. ХХ века) характеризуется проблемой  обработки больших объемов данных  в условиях ограниченных возможностей  программно-аппаратных средств.

 

2-й этап (до конца 70-х  гг.) связан с распространением  ЭВМ серии IBM/360. Проблема этого  этапа - возможность использования  больших универсальных ЭВМ (Mainframe) только мощными корпорациями  ввиду их дороговизны и сложности  эксплуатации.

 

3-й этап (с середины 80-х  гг.) - компьютер становится инструментом  непрофессионального пользователя (первые персональные компьютеры), а несложные информационные системы  (ИС) - средством поддержки принятия  решений. Проблемы - необходимость  максимального удовлетворения потребностей  пользователя и создание соответствующего  интерфейса работы в компьютерной  среде, разработка приложений  для корпоративного и индивидуального  пользования.

 

4-й этап (с начала 90-х  гг.) - развитие современных технологий  создания больших ИС, локальных,  региональных и глобальных сетей.  Проблемы этого этапа весьма  многочисленны. Наиболее существенными  из них являются:

 

выработка соглашений и установление стандартов, протоколов для компьютерных разработок и телекоммуникаций;

• необходимость разработки распределенных ИС;
• организация доступа к стратегической информации;
• организация защиты и безопасности корпоративной информации.
• Задачи и процессы обработки информации

 

1-й этап (60-70-е гг. ХХ  века) - обработка данных в вычислительных  центрах в режиме коллективного  пользования. Основным направлением  развития ИТ явилась автоматизация операционных рутинных действий человека и разработка автоматизированных систем управления производством (АСУП) и управления технологическими процессами (АСУТП).

 

2-й этап (80-е - настоящее  время) - создание ИТ, направленных на решение стратегических задач и реализацию информационных систем управления процессами (ИСУП) и поддержки принятия делового решения (ИСППР).

 

Преимущества применения компьютерных технологий

 

1-й этап (с начала 60-х  гг. ХХ века) характеризуется довольно  эффективной обработкой информации  при выполнении рутинных операций  с ориентацией на централизованное  коллективное использование ресурсов  вычислительных центров. Основным  критерием оценки эффективности  создаваемых ИС была разница  между затраченными на разработку  и сэкономленными в результате  внедрения средствами. Основной  проблемой на этом этапе была  психологическая - трудное взаимодействие  пользователей, для которых создавались  ИС, и разработчиков из-за различия  их взглядов и понимания решаемых  проблем. Как следствие этой  проблемы, создавались системы, которые  пользователи плохо воспринимали  и, несмотря на их достаточно  большие возможности, не использовали  в полной мере.