Пятое поколение компьютеров: история, характеристики, аппаратное и программное обеспечение

Всего лишь мобильные устройства?

Как можно говорить о новом поколении компьютеров, если в примерах фигурируют преимущественно мобильные устройства? Или автор имеет в виду, что компьютеры следующего поколения — это ограниченные планшеты наподобие iPad, лишённые клавиатуры и мыши и непригодные для «серьёзной работы»?

Разумеется, нет. Ограничения мобильных устройств стали идеальной питательной средой для развития этих тенденций, но одними айпадами дело не ограничится. Наработки, впервые испытанные в iOS и Android, в какой-то форме проникнут и в более традиционные ПК. Собственно говоря, этот процесс уже начался: элементы перечисленных идей появляются в OS X и некоторых вариантах Linux, не говоря уже о Windows 8.

Нужно осознать, что многие особенности, прослеживающиеся в современных мобильных устройствах, — это не досадное искажение привычного подхода, а нечто совершенно новое. Повернуть вспять и обойтись без них не выйдет. Это, возможно, не самый приятный вывод, но ничего не поделаешь: надо привыкать. Смена поколений редко бывает безболезненной.

Ссылки по теме

• Обратится в «Интерфейс» за дополнительной информацией/по вопросу приобретения продуктов

• Задать вопрос ONLine по покупке программ в интернет — магазине ITShop

Лидеры рынка ПК

По итогам II квартала 2021 г. в глобальные лидеры рынка персональных компьютеров вырвалась компания Lenovo, опередив HP, которая правила бал годом ранее. С апреля по июнь 2021 г. Lenovo отгрузила более 20 млн единиц компьютерной техники, что на 14,9% больше, чем в аналогичном периоде 2020 г. Таким образом, китайская компания довела свою долю на мировом рынке ПК до 23,9%, (23,6% годом ранее).

HP продемонстрировала самый скромный рост поставок среди всех участников рейтинга IDC: компания нарастила продажи лишь на 2,7% год к году – до 18,594 млн штук, что привело к падению ее рыночной доли с 24,5% до 22,2%.

Крупнейшие мировые поставщики традиционных ПК по итогам II квартала 2021 г. (поставки в млн штук)

Третью позицию за собой сохранила американская Dell Technologies, поставившая 13,976 млн штук ПК и увеличившая свою долю на рынке на 0,4 процентных пункта – с 16,3% до 16,7%. Рост глобальных продаж Dell во II квартале 2021 г. к показателю предыдущего года составил 16,4%.

Станет ли госсектор драйвером развития российского рынка BI
Интеграция

Практически вровень по объему поставок к финишу II квартала подошли американская Apple и тайваньская Acer. IDC в своем рейтинге расположила обе компании на четвертой строчке, поскольку разница в доле рынка, занимаемой ими, составила всего 0,1% – 7,4% и 7,3% соответственно.

Apple, как и HP, продемонстрировала динамику продаж несколько ниже среднего по рынку – «яблочные» смогли поставить 6,156 млн компьютерных устройств, то есть на 9,4% больше, нежели годом ранее. Acer же, наоборот, тянула рынок вверх, увеличив продажи ПК на 17,6% – до 6,088 млн штук.

Остальные участники, не попавшие в топ-5 по версии IDC, отгрузили 18,795 млн единиц компьютеров, то есть сопоставимое с объемом поставок одной лишь HP в проанализированном квартале. Это на 20,9% больше по сравнению со II четвертью 2020 г.

Поставки пятерки крупнейших глобальных поставщиков ПК в течение последнего года по версии IDC

По словам Джитеша Убрани (Jitesh Ubrani), менеджера по исследованиям IDC Mobile and Consumer Device Trackers, бурный рост рынка ПК в предшествующие II кварталу периоды привел к выходу на него новых вендоров, а также подтолкнул уже существующих поставщиков-аутсайдеров вкладывать больше средств.

«И хотя топ-5 продолжил увеличивать объемы продаж, более мелкие поставщики способствовали росту рынка, предлагая уникальные функции или нишевые устройства», – отметил специалист.

Чем обусловлено появление

Главной задачей при создании компьютеров будущего являлось создание искусственного интеллекта. Однако японский проект не оправдал себя. Несмотря на это, разработки ученых стали основой современных гаджетов:

1. ЭВМ нынешнего поколения распознают рукописный и печатный текст, голос человека.
2. Фильтрация нежелательных сообщений и другие задачи классификации выполняются с помощью нейронных сетей и экспертных систем.
3. В инвестиционной деятельности широко применяются генетические алгоритмы.
4. Робототехника является неотъемлемой частью современной жизни и используется повсеместно – на заводах и в быту.
5. Пароли из символов для обеспечения информационной безопасности уступают место биометрическим данным.

Космические технологии, которые мы используем уже сейчас

Кроссовки с инновационной подошвой

Nike Air

В 1970-е годы инженер NASA Фрэнк Руди придумал, что одежду космонавтов можно сделать более герметичной за счет воздушных прослоек. Разработка Руди стала толчком для создания обуви с полыми подошвами, в которых амортизация снижает нагрузку на суставы во время движения. Происходит это за счет расположенных под пяткой и передней частью стопы подушечек с взаимосвязанными воздушными ячейками. Свою идею инженер начал предлагать производителям кед и ботинок, но откликнулись на космическую разработку только в компании Nike. Дизайнеры Nike решили выставить технологию напоказ и поместили воздушную капсулу в «окошке» прямо под пяткой — так появились Nike Air.

Но кроссовки Nike Air — не единственная модель спортивной обуви, которая появилась благодаря освоению космоса. В 2003 году за несколько минут до приземления разбился шаттл NASA «Колумбия». Установили, что причиной аварии было падение куска теплоизоляционного кислородного бака еще при старте. Это произошло из-за разрушения наружного теплозащитного слоя на левой части крыла.

Adidas AlphaBOUNCE

Во время расследования NASA использовало стереофотограмметрическую систему ARAMIS. Суть ее в следующем. Две синхронизированные камеры снимают процесс столкновения двух материалов. Далее программное обеспечение анализирует их деформацию. Технология похожа на человеческое зрение, которое видит окружающий мир в трехмерной плоскости. «С помощью двух камер мы можем точно понять, приближается или удаляется объект, и оценить расстояния, которые оно преодолевает», — объяснил Джон Тайсон, президент компании, которая построила стереофотограмметрическую систему, используемую NASA.

Такую же технологию решила использовать Adidas для создания новой модели кроссовок AlphaBOUNCE, которые презентовали в 2016 году. Для этого были проанализированы движения ног марафонцев босиком и в обуви. Выяснили, что во время бега кроссовок сжимает сухожилие. Поэтому решили сделать v-образное отверстие в задней части ботинка, чтобы нога могла свободно двигаться. Также разработчики создали материал под названием Forgedmesh, который обеспечивает опору ноги и гибкость движения одновременно.

Фото: NASA

Плавательный костюм

В 2008 году NASA совместно со спортивным брендом Speedo разработало плавательный костюм для спортсменов. Он снижает сопротивление воды на 38%. Это увеличивает скорость пловцов примерно на 4%. Более того, он максимально поддерживает мышцы и не ограничивает движения.

Бесшовный костюм производят из высокотехнологичной сверхлегкой водоотталкивающей ткани. Ткань состоит из переплетенных нитей эластана-нейлона и полиуретана.

Производители утверждают, что благодаря этому костюму у спортсменов на 1,9-2,2% выше вероятность победить. Американские пловцы Натали Кафлин и Майкл Фелпс уверены, что стали олимпийскими чемпионами в 2008-м в том числе благодаря костюму от NASA. На Олимпиаде в Пекине 98% медалистов по водным видам спорта были именно в этом костюме, побив заодно 25 мировых рекорда.

Фото: NASA

Цифровая фотография

Техническим оборудованием для съемки высадки на Луну «Аполлон-11» обеспечила шведская компания Hasselblad. Полвека спустя производители фотоаппаратов снова вернулись к космической теме и сделали камеру для смартфона OnePlus 9 Pro, которая позволяет снимать Луну, используя ночной режим, суперзум и другие инструменты.

По сути, все, что теперь умеют делать камеры, — результат освоения космоса. Это относится не только к профессиональной оптике, но и к матрице, которую используют для компактных девайсов. Чтобы улучшить качество изображения и уменьшить размеры камер для межпланетных миссий придумали технологию CMOS-матриц.

CMOS в цифровых устройствах

Это устройство визуализации на основе полупроводниковых приборов и оксида металла, которое может принимать и обрабатывать световые импульсы и переводить их в изображение. Ее преимущество заключается в низком энергопотреблении, возможности захватывать и обрабатывать изображение. CMOS-матрицы начали создавать еще в 1960-х годах, а в 1990-е их начали использовать в различных цифровых устройствах.

Wi-Fi 6 и 5G

Новые стандарты связи и беспроводного интернета, с одной стороны, помогают работать удаленно из одной точки на высокой скорости, с другой — способствуют развитию интернета вещей и искусственного интеллекта, сделают передачу данных более безопасной.

Главные преимущества, которые обеспечивает 5G:

1. Улучшенная мобильная широкополосная связь: скоростная передача потокового видео в соцсетях и онлайн-сервисах с минимальными задержками в передаче сигнала (всего 1–2 мс);
2. Масштабный интернет вещей: по данным Accenture, с помощью 5G станет возможна поддержка до 1 млн устройств на кв км;
3. Критически важные сервисы. Новый стандарт связи обеспечит бесперебойную работу автономных беспилотников или удаленных отделений интенсивной терапии.

С помощью 5G многие сотрудники смогут окончательно перейти на удаленную работу, а компании — быстрее принимать решения, основываясь на аналитике потоковых данных. С 2021 по 2025 годы технология принесет экономике США до $2,7 трлн и до 16 млн рабочих мест.

Новый стандарт Wi-Fi 6 добавит новую частоту 6 ГГц к двум уже имеющимся — 2,4 и 5 ГГц. Он преследует те же цели, что и 5G: помогает ускорить интернет-соединение (до 2 Гб/сек для мобильных устройств), сделать его более стабильным и широкополосным — к одной точке можно будет подключить еще больше устройств. При этом сеть сама будет распределять интернет-трафик между устройствами, в зависимости от их мощности.

Специалисты Cisco называют главные :

• поддержка новых сервисов и приложений — включая высоконагруженные — в рамках локальной сети;
• более высокая скорость и уровень обслуживания уже имеющихся сервисов (например, потоковое видео в 8К);
• возможность обслуживать больше клиентов в высоконагруженных средах;
• удаленные и беспроводные офисы, включая устройства интернета вещей.

Согласно опросу Deloitte, 86% руководителей считают, что продвинутая беспроводная связь преобразит их организацию в течение трех лет, и 79% говорят то же самое о своей отрасли.

По данным The Verge, первые 316 млн мобильных устройств с поддержкой Wi-Fi 6E появятся уже в 2021 году. Ожидается, что 5G и Wi-Fi 6 будут не конкурировать, а взаимно дополнять друг друга — в зависимости от задач и типов устройств.

Как будет расти проникновение сетей 5G и Wi-Fi 6 в ближайшие три года

(Фото: Deloitte)

В России операторы потратят более 1,1 трлн руб. на развитие 5G с 2021 по 2027 год. Активное внедрение начнется с 2024 года, однако сроки могут быть сдвинуты из-за низкого спроса. А вот Wi-Fi 6 вряд ли заработает: частоты сети уже заняты фиксированной радиосвязью, а в будущем их могут передать под 5G.

История создания и развития компьютеров

Первое поколение ЭВМ: ламповые компьютеры

• Большой электронный механизм требовал много электроэнергии и выделял много тепла.
• Программное обеспечение в компьютере практически отсутствовало.
• Количество команд, которые выполнял такой компьютер, было небольшим.
• Выполнение действий было медленным, крайне мало было оперативной памяти.

Один из первых ламповых компьютеров – ENIAC

Появление транзисторов и второе поколение ЭВМ

транзистора

• Габариты такого компьютера значительно уменьшились.
• Увеличилась производительность – от сотен тысяч до 1 млн. операций в секунду.
• Память компьютера составляла несколько десятков тысяч слов, оперативка достигала до 32 Кбайт.
• Благодаря транзисторному компьютеру начинается развитие языков программирования высокого уровня.

США
Полезное чтение:

• История создания Интернета
• История часов: как возникли первые в мире часы?
• История телефонов: как появился первый телефон?
• История биткоина (Bitcoin) кратко

Третье поколение ЭВМ: первые стандарты

• Компьютер значительно уменьшился в размере – его можно было с легкостью поставить на стол.
• Производительность увеличена до миллионов операций в секунду.
• За счет создания микросхем гораздо упростилась не только эксплуатация компьютера, но и его ремонт.
• Машины третьего поколения были программно-совместимыми между собой, так как имели общую архитектуру.
• Компьютер мог выполнять несколько задач одновременно.
• В качестве внешних запоминающих устройств используются магнитные диски, которые работают гораздо быстрее своих предшественниц — магнитных лент.

IBM
Компьютер класса «мейнфрейм» – IBM System/360

Intel

Первые персональные компьютеры

Стивен ДжобсApple Computer
Один из первых серийных компьютеров – Apple II

Почему мир технологий так стремительно меняется

Основа современного технологического развития — это наша способность к быстрой обработке информации и надежному обмену ею. Первый аргумент в пользу этого тезиса — экономический. Если мы посмотрим на пять самых больших компаний в мире по капитализации 10 лет назад, ими были нефтяные компании, банки, техника (но не компьютерная). Сейчас это исключительно IT-компании.

Очевидно, что самая главная технология — это искусственный интеллект, что также называется машинным обучением. Сейчас машины справляются лучше, чем человек. Единственное, в чем они уступают, — это взаимодействие в реальном мире. Человек умеет в этом мире действовать, его чувствовать, измерять, изменять.

Активно развиваются социальные сети. Причем сначала они были игрушкой и средством общения, а сейчас это уже колоссальный политический инструмент. Мы знаем массу примеров: та же «арабская весна», последние президентские выборы в США. Другая сторона социальных сетей — коммерческая.

Следующая примета нашего времени — это развитие интерфейса между человеком и компьютером. 50 лет назад мы программировали компьютеры с помощью перфокарт, потом появилась клавиатура, мышка, графический интерфейс, тачскрин, а сейчас — виртуальная реальность. Другая сторона того же самого интерфейса между биологическими объектами и компьютерными — это . То есть мы научились маппировать геном 20 лет назад и лечить какие-то наследственные болезни. Из этого проистекает еще несколько нитей.

Первая — это интерфейс между компьютером и мозгом, компьютером и человеком. Сейчас это биотехнологии, геном, виртуальная реальность, а в будущем — интерфейс между мозгом и компьютером. Следующий этап — это когда мы научимся не просто делать интерфейсы между мозгом и компьютером, а копировать содержание. Мозг, по сути, — это компьютер, у него есть память, код, данные. Соответственно, мы в будущем научимся копировать содержимое этого компьютера на какой-то другой носитель — на кибернетический носитель, а не биологический.

Следующая нить — машинное обучение, искусственный интеллект. Иными словами — это роботика. Менее очевидный этап — появление сильного искусственного интеллекта, который по своим способностям будет превосходить человека. Еще одна нить — это развитие коммерческих сетей.

Ну и вот теперь, объединяя эти три ниточки, мы приходим к явлению, которое называется .

Безопасность

Модель безопасности досталась современным персональным компьютерам в наследство от многопользовательских вычислительных машин семидесятых годов. Многопользовательских в самом буквальном смысле этого слова: одна ЭВМ обслуживала терминалы, за которыми одновременно работало множество пользователей. За порядком следил системный администратор, имеющий, в отличие от пользователей, доступ к любому файлу и любой программе.

Сейчас подавляющее большинство компьютеров использует только один человек, причём, как правило, без помощи сисадмина. Главная опасность для компьютера — это не люди, а программы. Устанавливая приложения, пользователь может лишь надеяться, что они делают именно то, что нужно. А если нет? Любая программа имеет доступ ко всем данным пользователя и к любым аппаратным ресурсам. Она может делать с компьютером почти всё, что угодно. Ограничить её практически невозможно.

Традиционные методы усиления безопасности, перенесённые на несвойственную им почву, отдают некоторым безумием. Взять хотя бы требование вводить администраторский пароль перед выполнением потенциально опасных действий — это же раздвоение личности! И не очень удачное: некомпетентный пользователь не становится умнее, если заставить его ввести пароль администратора. Авторы вредоносных программ это прекрасно знают и используют.

Чем будет отличаться модель безопасности, придуманная с учётом того, как используют компьютеры  сейчас , а не сорок лет назад? Во-первых, она будет основана на понимании, что пользователь один, а сисадмины встречаются только в сказках (и крупных корпорациях). Во-вторых, любое приложение, включая дружественное, должно считаться потенциальным врагом. То, что пользователь его установил, не значит, что приложению можно доверить любые произвольные данные или аппаратные ресурсы.

Именно на этом строится защита безопасности в мобильных устройствах, использующих Android и iOS. Приложения запускаются в изолированных «песочницах» и неспособны повлиять на то, что находится за их пределами. Каждый чих требует отдельного разрешения (в Android разрешения выдаются при установке программы, в iOS запрашиваются по мере её работы, но суть от этого не меняется).

«Зеленый» водород

«Зеленый» водород сегодня является частью глобальной мировой стратегии по снижению углеродного следа и переходу на возобновляемые источники энергии. Вместе с электрокарами водородные двигатели призваны стать главной альтернативой транспорту на дизельном топливе.

«Зеленый» водород получают экологически чистым способом без применения атомной энергии и природного газа. Самый безвредный метод — электролиз, когда через воду пропускают электрический ток. Это позволит избавиться от 830 млн т вредных выбросов углекислого газа в год — последствия неэкологичного производства водорода.

Сейчас, когда стоимость солнечной и ветровой энергии стремительно падает, появился шанс на массовое внедрение еще и водородной энергетики. В связи с этим Европа начала создавать необходимую инфраструктуру и производство на базе электролиза.

Зеленая экономика

Водородная энергетика России и Европы: перспективы рынка на $700 млрд

IEA (Международное энергетическое агентство) рекордный рост электролиза для производства зеленого водорода. Оно прогнозирует, что к 2030 году цена на водородное топливо упадет, как минимум, на 30%, что сделает его таким же доступным, как и другие виды топлива.

Еще до COVID-19 ускорились продажи автомобилей с водородным двигателем, однако сейчас многие производственные мощности замедлились или вовсе остановлены. После пандемии именно водородные технологии могут помочь восстановлению экономики.

По данным Allied Market Research, рынок транспортных средств на водородных топливных элементах достигнет $42 млрд к 2026 году, при среднегодовом темпе роста 66,9%. Его подстегнут растущие экологические проблемы и международные инициативы по их решению, а также — потенциал технологии наряду с электрокарами.

Автомобили на водородном двигателе уже выпускают Toyota, Honda, Hyundai, Audi, BMW, Ford, Nissan, Daimler. В Калифорнии построят 100 водородных заправочных станций, а к 2025 году здесь планируют довести количество автомобилей с нулевым уровнем выбросов до 1,5 млн.

Airbus объявила о планах ускорить разработку коммерческих реактивных самолетов с водородным двигателем и полностью отказаться от использования гибридных двигателей. Это значит, что к 2035 году появятся первые самолеты с нулевым уровнем выбросов.

веб-поиск

Обычными для большинства людей являются такие поисковые системы, как Google и Bing, которые используют искусственный интеллект для обработки запросов.

Для выполнения этих поисков необходимо постоянно совершенствоваться, а также самым быстрым и точным образом реагировать на требования пользователей.

Google с 2015 года улучшил свой алгоритм с помощью RankBrain, который применяет машинное обучение, чтобы определить, какие результаты будут наиболее интересными в конкретном поиске.

С другой стороны, в 2017 году Bing запустил интеллектуальный поиск, который учитывает гораздо больше информации и быстрее предлагает ответы, чтобы иметь возможность легко взаимодействовать с поисковой системой.

Защита данных по модели Data Trusts

По данным Accenture, за время пандемии количество кибератак заметно выросло. Только первой половине 2020 года было взломано 36 млрд учетных записей и аккаунтов. Мы стали хранить гораздо больше данных в Сети, работать онлайн и пользоваться корпоративными сервисами с личных устройств. В итоге многие компании пострадали от утечек и вынуждены были усилить кибербезопасность.

Но причина утечек может быть не только в слабой защите данных, но и в том, что сама модель их сбора и хранения устарела. Data Trusts — «доверительное хранение данных» — новый подход, который может все изменить. В этом случае создается особый доверительный фонд, который хранит и управляет данными людей по их поручению и от их имени.

По словам представителей Mozilla, принцип доверительного управления данных подразумевает, что вы передаете свои данные тому, кто распоряжается ими в ваших же интересах. При этом все данные хранятся в одном месте, а сервисы, которыми вы пользуетесь, получают к ним доступ на ваших условиях. Доверительный фонд несет полную юридическую ответственность за соблюдение ваших интересов и приватности.

Пятое поколение ЭВМ — история создания

История создания компьютеров пятого поколения начинает свой отсчет с 1982 года, когда в Японии приняли программу разработки соответствующих ЭВМ. Ученые планировали к 1991 году разработать новую технику, ориентированную на обработку знаний. Предыдущие поколения электронных вычислительных устройств были направлены на хранение и обработку данных. 

Согласно замыслу разработчиков, элементной базой компьютеров рассматриваемого периода должны были стать устройства, созданные на основе сверхбольших интегральных схем с компонентами искусственного интеллекта. Это позволило бы избежать необходимости писать программы для ЭВМ. Разработчики стремились к тому, чтобы компьютер выполнял функции по объяснению человека.

В ЭВМ пятого поколения количество выполняемых за секунду операций должно достигать сотен миллиардов.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут

Параллельно с японскими инженерами работали ученые из США, Великобритании и ряда европейских стран, в том числе СССР. Устройства, разрабатываемые в этих государствах, были ориентированы на параллельную обработку информации. Тем не менее проекты нельзя отнести к пятому поколению компьютеров, потому что речь не шла об интеграции множества процессоров. 

Продажи растут, но темпы замедляются

Глобальные поставки традиционных персональных компьютеров (ПК) достигли 83,6 млн штук единиц по итогам II квартала 2021 г., что на 13,2% превышает показатель аналогичного периода 2020 г. Об этом свидетельствуют предварительные результаты исследования Worldwide Quarterly Personal Computing Device Tracker, подготовленного специалистами международной аналитической компании IDC.

Рост спроса на компьютерную технику продолжился во II квартале 2021 г. несмотря на глобальную нехватку компонентов и проблемы с логистикой, отмечают аналитики IDC. Причем дефицит компонентов сильнее отразился на сегменте ноутбуков, поэтому темпы роста сегмента десктопов в течение II четверти 2021 г. были более высокими.

Спрос на ПК во II квартале 2021 г. оставался на достаточно высоком уровне, хотя потребители и начали пересматривать приоритеты в расходах

«С возобновлением работы предприятий коммерческий сектор выглядит многообещающим в том, что касается спроса на ПК, – считает Неха Махаджан (Neha Mahajan), старший аналитик группы IDC Devices and Displays. – Однако есть и первые признаки замедления потребительского спроса, поскольку люди меняют приоритеты в расходах после почти года агрессивной скупки ПК».

Напомним, что к традиционным ПК в IDC относят настольные компьютеры, ноутбуки и рабочие станции. Продажи планшетов и x86-серверов при подсчете аналитиками компании не учитываются.

Четвертое поколение. Компьютеры на больших (и сверхбольших) интегральных схемах (1980-…)

Быстродействие: сотни миллионов операций в секунду.

Появилась возможность размещать на одном кристалле не одну интегральную схему, а тысячи. Быстродействие компьютеров увеличилось значительно. Компьютеры продолжали дешеветь и теперь их покупали даже отдельные личности, что ознаменовало так называемую эру персональных компьютеров. Но отдельная личность чаще всего не была профессиональным программистом. Следовательно, потребовалось развитие программного обеспечения, чтобы личность могла использовать компьютер в соответствие со своей фантазией.

В конце 70-х – начале 80-х популярностью пользовался компьютера Apple, разработанный Стивом Джобсом и Стивом Возняком. Позднее в массовое производство был запущен персональный компьютер IBM PC на процессоре Intel.

Позднее появились суперскалярные процессоры, способные выполнять множество команд одновременно, а также 64-разрядные компьютеры.