От карбів до биокомпьютеру

От карбів до биокомпьютеру

Геннадий Іванович Иванов Для чого толь багато учинені досліди у фізиці й хімії? Навіщо толь великих чоловіків були праці та життя небезпечні випробування? А чи лише, щоб, зібравши велике різних, речей і матерій в безладну купу, дивитися і дивуватися їх безлічі, не розмірковуючи про їх розташуванні і приведення в порядок?

Михаил Ломоносов По спостереженням знаменитого російського мандрівника М. І. Миклухо-Маклая, тубільці Нової Гвінеї вважали так: «Папуас загинає одна одною пальці руки, причому видає певний звук, наприклад бе-бе-бе… Дорахувавши до п’яти, він каже ибон-бе (рука). Потім він загинає пальці інший руки… поки не сягає ибон-али (дві руки). Йде далі, присуджує бе-бі., доки сягає самба-бе і самба-али (одна нога, дві ноги). Якщо потрібне вважати далі, папуас користується пальцями рук і ніг іншого » .

Вероятно, цей пальцевий метод був першою спробою древнього людини вести рахунок. Власна рука стала своєрідною лічильної технічної системою, у якій функції двигуна, трансмісії, робочого органу і коштів управління виконував сама людина. Але потреба у віданні рахунки зростала з кожним століттям. Пальцевий метод явно давав збої, проте і ще тривалий час залишалося у багатьох країнах єдиним.

" У світі є багато важких речей, але нічого немає важче, ніж чотири дії арифметики «— таку запис залишив у одному з своїх численних трактатів середньовічний ірландський чернець Біда Високоповажний (673−735 рр.). На сторінках свого фоліанта цей працьовитий чернець докладно викладав методи рахунки мільйон у своїх пальцях… Прикро, що за його життя був міжнародної організації з обміну науково-технічної інформації. Високоповажний міг би дізнатися, що перед ним у Давньому Римі зрозуміли неперспективность пальцевого рахунки і перейшли на спеціальні дерев’яні чи кам’яні палички з карбами. З’явилася перша лічильна машина, що перебуває що із робочого органу — палички. Ось і повинно бути.

Исследования розвинених технічних систем показують, що вони зароджувалися з робочого органу, який, зазвичай, спочатку є одиничний елемент лінійної форми. Далі ця робочий орган починає набувати криволінійні, об'ємні форми. Паличку з зазублинами змінив круглий жетон, сферична бирка, кулю, які перекладали вже з шухлядки на другий. Робочий орган перейшов у полисистему. У найближчому майбутньому вона раз здійснювати такі дії, коли від неї знадобиться чергове поліпшення характеристик, а поки розвиток його зупинилося. Потрібен був трансмісія.

У античного історика Геродота (V в. до зв. е.) є оповідання у тому, як перський цар Дарій, вирушаючи у похід на скіфів, наказав ионийцам залишитися для охорони мосту через річку Стирав і, зав’язавши на ремені 60 вузлів, вручив його з словами: «Люди Іонії, візьміть цей ремінь і вчините оскільки я скажу вам: щойно ви не побачите, що виступив проти скіфів, відтоді ви почнете щодня розв’язувати за одним вузлу, і коли знайдете, що дні, зазначені вузлами, минули, то можете вирушати — себе додому » .

Как бачимо, Дарій заповнив прогалину й першим винайшов рахункове пристрій, у якому частину робочого органу перетворилася на зачаток трансмісії. Цей крок пояснюють також типовий всім технічних систем, і він неминучий, якщо неможливо застосувати трансмісію одної системи.

В VI столітті нової доби набула розголосу китайське рахункове пристрій, у якому знайомі круглі вузлики були у вигляді бус, нанизаних мотузочкою. Це був значний крок уперед — елемент трансмісії остаточно сформувався, і непрацевлаштований працівник орган відокремився від цього, зберігаючи з нею шарнірну зв’язок.

А межі XV-XVII століть з’явилися російські абак-счеты, у яких трансмісія вже був виконано варіанті полісистеми і являла собою кілька горизонтальних спиць з рядами кісточок. Ця конструкція, пізніше отримавши назва бухгалтерські рахунки, поширилася в усьому світі. Удосконалений варіант, дозволяє вести нескладні операції складання і вирахування, зберігся донині.

Но навіть ця вдала конструкція не могла тоді цілком задовольнити зростаючим потребам в рахунку. Треба було якісну зміну трансмісії, і цього вони мали наздогнати свого розвитку робочий орган, тобто. стати динамічною, разделяющейся, і зажадав від прямих форм і прямолінійних рухів можливість перейти до криволинейным, об'ємним.

Так і сталося. Але скільки було які були порожніх спроб і помилок! Їх аналіз зайняв би одну сотню сторінок. Багато життя виявилися витраченими даремно. Це мала бути геній Блез Паскаля, щоб у 1639 року замінити плоскі спиці на круглі осі і шайби, взаємодіючі друг з одним і під робочою органом. Поступальний переміщення камінчиків, кісточок, жетонів в абаковидных інструментах змінилося аналогічними зазіханнями на обертальне рух осей і коліс.

Возможности машини різко зросли. Тут вже можна було виробляти як операції вирахування, складання, а й розподілу, множення. Було виготовлено кілька діючих машин. Звістка них бралося, як диво. Паскаль отримав королівську привілей, яка встановлювала його пріоритет у винаході і закріплювала його право виготовляти і навіть продавати машини.

В середині шістдесятих років нашого століття, у Національної бібліотеці Мадрида знайшли два томи неопублікованих рукописів великого Леонардо так Вінчі. У одному з них знайшли ескіз 13-разрядного підсумовуючого пристрою з десятизубовыми колесами… Як кажуть, необхідність перекладу трансмісії з площини у обсяг була усвідомлено набагато раніше Паскаля. Але щойно вона, Блез Паскаль, зміг остаточно реалізувати її вчительською практикою. Слід зазначити, що прогресивність рішення Паскаля полягала у тому, що у машинах була присутня досить розвинена трансмісія, а й у тому, що у останніх своїх моделях він вперше ввів зачатки коштів управління. Зубцювате колесо трансмісії постачалося спеціальним выступом-штифтом, що у певний момент впливав на механізм переведення десяток. Це визволяло людини від запам’ятовування розрядів чисел та його ручного перекладу.

Итак, частини машин сформувалися, людина залишався лише «двигуном «і лише частково органом управління. Майже до п’ятдесятих років нашого століття можна так було повсюди зустріти механічні арифмометри, ручку яких посилено крутив і студент, і інженер, і науковий співробітник.

Что відбувалося далі? Машина Паскаля удосконалювалася, її частки перейшли у полисистему, обростали допоміжними пристроями, динамизировались і знову згорталися, коли вдавалося поєднати ряд функцій лише у деталі. Йшов тривалий процес розвитку на макрорівні. З громіздкого комода, що стояв на підлозі, машина перетворилася на настільний прилад.

Во другої половини XVIII століття Росії у місті Несвіжі годинниковим майстром і механіком Є. Якобсоном було створено обчислювальну машину, що має частина трансмісії виконувалася як пружини. При повороті ключа визначений кут запасалася енергія на подальше обертання шестерні і дисків з цифрами. Ця машина працювала значно швидше своїх попередників, де повільно, вручну потрібно було повертати багато дискові колеса. Зародився двигун, точніше зачаток двигуна, який відокремився від трансмісії. Він довгий час у відсутності власного джерела енергії і як акумулятор зовнішньої енергії. Цікаво, що ця історія практикується в всіх технічних систем — вони, а то й мають можливість взяти готовий двигун із боку, то породжують його з своєї трансмісії як нагромаджувача енергії. Згадайте гончарний коло, де його центральний вал мав потовщення, відіграватиме роль маховика і нагромаджуюче у собі енергію майстра. Згадайте «самобеглую «коляску Кулібіна, що має педалями розкручувався маховик, допомагає на підйомах. Нарешті, подивіться на ножную швейну машинку — принцип хоча б.

Таким чином, 200 років розвитку підсумовуючих машин пройшли. Сформувалася повна технічна система, що має попереду стояв довгий життєвий шлях.

Лишь з першого погляду здається, що історія відкриттів і винаходів цілком залежить від особистості, з його таланту. Ось, мовляв, народився розумна людина, і відразу рушила вперед. Помилкова думка! Перш ніж народитися такій людині, потрібно щоб з’явилася громадська потреба у певному механізмі. Згадайте рахункову машину Леонардо так Вінчі, що набагато випередила потреби нашого суспільства та тому забулися.

Подобное сталося з обчислювальними машинами.

К середині ХІХ століття їхні можливості щодо значно випереджали потреби громадськості, і вони зупинилися у своєму розвитку. Однак до кінцю ХІХ століття і початку ХХ століття розвиваючись промисловість зажадала запровадження багатьох і швидких розрахунків. Організувався промисловий випуск підсумовуючих машин. Усі частини обчислювальної машини стрімко вдосконалювалися. Робочий орган придбав цифрове принтер, трансмісія стала многоразрядной і перенастраиваемой, засоби управління мали окремий пульт для введення чисел, запровадження поправок й пошуку помилок.

Противоречия, виникаючі між частинами системи, долалися збільшенням їх рухливості, гнучкості, запровадженням додаткових шарнірних зв’язків, узгодженням ритміки і іншими засобами основних законів розвитку на макрорівні.

К середині 1950;х років ХХ століття промислові лічильні машини сформувалися вщент і придбали вже власний двигатель-электропривод.

Удовлетворяя зрослі суспільні потреби в обчисленнях, машина обростала сотнями механічних допоміжних пристроїв і знову пішла зі столу, перетворившись на великий шафу. Щоправда, вже вміла як вичитати, складати, множити і ділити, а й видобувати квадратні коріння, причому робила це набагато швидше, ніж людина.

Все було було б гаразд, але спроба ще збільшити швидкодія машини викликала в ній катастрофічне зниження надійності. У ньому щось відразу ламалось, заїдало, заклинювало. Сотні важільців, колесиків і кулачків, судомно смикаючись і підштовхуючи одне одного, не встигали прийняти, опрацювати і передати поставлену двигуном енергію.

Никакие місцеві конструктивні хитрощі було неможливо вже змінити картину. Усі! Машина вибрала свої фінансові ресурси на макрорівні і хотіла розвиватися далі. Були потрібні нові якісних змін всередині системи.

Первые кроки щодо часткового перекладу робочого органу на мікрорівень було зроблено ще 1887 року американським винахідником Холлеритом. Він замінив громіздку полисистему зубчастих коліс металевої щіткою, підключеної до джерела струму. Коли її накладалася на спеціальну перфокарту, її шерстинки замикалися лише визначені контакти певних електромагнітів, які, втягуючи свій сердечник, повертали лічильний вал на потрібний кут. Ідея з перфокартами була підхоплена багатьма винахідниками, й у 1913 року вже налагоджується промисловий випуск таких електромеханічних рахункових машин.

В 1944;1947 рр. американський фізик Р. Айкен виготовляє і передає Гарвардському університету низку інших релейних машин. У цих машинах не вдома був валу, які було крутити. Зате машина включала у собі 13 000 електромеханічних реле, замикаючих сотні й тисячі контактів. Операція множення тривала не більше 1 секунди. Розквіт релейних машин були середину 1950;х років. Радянський інженер М. І. Бессонов побудував релейну машину, що працювала на запропоновану їм принципу каскадного операцій. Машина виконувала 20 операцій на секунду. То справді був рекорд, це був і межа. Потрібно було остаточно переводити машину на мікрорівень — у ній ще багато чого залишалося від «Старого Світу «— рухливі якоря реле, контакти, пружини тощо. п.

135 днів засідав федеральний окружної суд американському місті Міннеаполісі, перш ніж кінці 1960;х років оголосив остаточне рішення щодо спору про авторстві першої електронно-обчислювальної машині. Автором ЕОМ зізнавався доктор філософії по теоретичній фізиці Джон Вінсент Атанасов. Болгарин по походженню, Атанасов став американцем у другому поколінні.

В 1970 року на запрошення Болгарській академії наук Атанасов відвідав батьківщину своїх предків, де була нагороджений орденом Кирила і Мефодія І ступеня за видатний внесок у створення електронних обчислювальних машин.

В 1933 року Атанасов першим запропонував замінити електромеханічні реле електронними лампами. Принципово новим було ще й введення у машину елементів пам’яті у кількох сотень емкостных конденсаторів. Машина остаточно перейшла на мікрорівень. Почалося нове бурхлива епоха розвитку обчислювальної техніки.

В 1952 року було побудована перша велика радянська ЕОМ «Стріла ». Вона містила кілька десятків тисяч електронних ламп і займала зал 100 м². Одне лише охолодження ламп вимагало 50 кВт електроенергії — потужності, достатньої для невеликого заводу. Але конструктори йшов це, оскільки машина дозволяла здійснювати тисячі й тисячі операцій на секунду. Потім був процес згортання багатьох елементів в сам із виконанням усіх колишніх функцій. По черзі використовувалися можливості групи молекул, одиничної молекули, частини молекули; групи атомів, одиничного атома, частини атома елементарної частки речовини.

Взгляните на сьогоднішні обчислювальні машини. По можливостям де вони поступаються першої ЕОМ, але можна покласти в портфель чи навіть кишеню. Замість колишніх габаритних електронних ламп — основного робочого органу — почала працювати внутрішня структура речовини. В одному квадратному міліметрі твердого кремнієвого кристала вдається розмістити десятки і сотні тисяч робочих елементів. Такі інтегральні схеми дають змогу здійснювати мільйон і більше математичних операцій на секунду. Ведуться успішні дослідження з вкраплению спеціальних речовин, у кремнієві кристали з допомогою лазерної техніки. Це дозволяє включити в роботу групу і поодинокі атоми, як самостійні функціональні елементи обчислювальної машини. Уся машина тепер то, можливо представленій у вигляді одного невеликого кристала, споживатиме сировини для своєї роботи крихти світловий чи теплової енергії із довкілля.

А де двигун, трансмісія і засоби управління? Вони зникли, тобто. «згорнулися «до одного робочий орган, являє собою одне універсальне «ідеальне «речовина. У цьому нова технічна система автоматично поглотилась багатьма надсистемами, де вже у їх складі продовжує свою вдосконалення.

Сегодня ЕОМ найменше використовують як суто математична машина. Вона веде літаки, коригує польоти супутників, допомагає модельєру знайти найкращий фасон одягу, становить оптимальний раціон кормів на фермах і виконує тисячі інших важливих і потрібних людям справ. ЕОМ продовжує вдосконалюватися. Відкриття ефекту надпровідності дозволило застосувати імпульсивний квантовий струм, що несе у собі масу нових можливостей. Йдуть спроби замінити традиційні електрони фотонами світла. Крихітні частки світла дозволять створити нові обчислювальні машини з так званого асоціативного пошуку.

Когда-то математик Шенкс витратив все своє життя в те що обчислити число П з точністю до семисот семи десятитысячных знаків. Недарма з його могилі лежить плита без єдиної написи у ньому, зображений лише знак (пі).

Современная обчислювальну машину зробить роботу протягом кількох хвилин. Життя — і кілька хвилин… У насправді, призначення розуму в тому, аби лишень вирішувати проблему, суть у тому, щоб знайти її, зрозуміти й, довіривши рішення машині, шукати нове завдання й побудувати нові кошти на її вирішення.

Технические кошти, створювані людиною, стають продовженням самої людини, його світу, його думок. Поступово техніка дедалі більше буде складати суть самої людини. З бездушного набору механізмів техніка перетвориться на живої біологічний саморазвивающийся світ, возвеличуючий могутність людини. Природні елементи і технічні засоби будуть не відрізняються один від друга.

Не залишилося сумнівів у тому, що машини майбутнього — це машини, вирощувані (!) по спеціальної біотехнології. Вже отримано низку цікавих успішних дослідів по створенню таких «живих «комп'ютерів. Такі комп’ютери, можливо, навіть навчаться читати наші думки! Принаймні, про таку можливість цілком серйозно міркують американські дослідники, провівши ряд дослідів, під час яких з’ясувалося, що, аналізуючи біоструми, які з різних галузей мозку, машина здатна вловлювати як емоційний стан людини — спить він чи не спить, спокійний чи гніві, — і навіть визначити напрям її думок.

И, нарешті, вже нині проглядається принципова можливість вживляння біологічних комп’ютерів під шкіру людини, аби замінити відмерлі нервові волокна чи, можливо, поодинокі клітини мозку!

Вспомните, на початку глави ми казали про те, що людина для рахунки використовував самого себе. Минули століття. Система рахунки, зробивши величезну спіраль, знову до людині.

Мы коротко простежили шлях розвитку та перспективи лише однієї технічної системи. Типовий цей шлях? Чи все системи підуть у ній? Були перевірені десятки і сотні технічних систем. Виявилося, що вони мають одні й самі етапи розвитку. Інакше просто не може бути. Закони єдині, та розвитку може бути лише з ним. Складено своєрідна єдина схема розвитку технічної системи з урахуванням відомих сьогодні законів.

Однако справа ускладнюється тим, що розвитку спрацьовують не послідовно друг за іншому, а паралельно, переплітаючись між собою, і доповнюючи одне одного. Сьогодні намітилися, можливо, не безперечні, але фрагменти та дідька лисого схеми, зате ясно означившись величезне полі для досліджень.

Список литературы

Для підготовки даної праці були використані матеріали із сайту internet.