Ограничения возможностей областей применения компьютерных технологий

Обновлено: 21.11.2024

За информатикой будущее — мост ко всему полезному.

Информатика использует мощь и возможности цифровых технологий для преобразования данных и информации в знания, которые люди используют каждый день. Этот сильный акцент на использовании компьютеров людьми помогает людям взаимодействовать с технологиями наилучшим и наиболее эффективным способом.

Мы в Школе информатики и вычислительной техники IU при IUPUI считаем, что информатика — это человеческая часть уравнения ИТ, которая делает компьютерное программное и аппаратное обеспечение родственными, доступными и приятными в использовании.

Архитектор нашего опыта работы с технологиями

Используя подходящее оборудование (строительные материалы) и программное обеспечение (знания), инженеры могут построить здание с прочной структурой. Но архитектор превращает его в жилое пространство, размещая двери, окна и коммуникации с учетом функциональности и простоты использования. Также можно приготовить еду с помощью надлежащих приборов и рецепта, но только шеф-повар может превратить ингредиенты в незабываемое блюдо.

Точно так же информатика помогает понять, как люди будут «жить» в цифровом пространстве, с элегантным дизайном, понятным пользователям конкретной технологии. Информатик изучает данные, чтобы найти решения, и определяет, какое аппаратное и программное обеспечение обеспечит наилучшее взаимодействие с пользователем.

Информатика улучшает работу

Школа информатики и вычислительной техники стремится к практическому обучению наряду с передовыми исследованиями. Наши студенты и преподаватели каждый день заново определяют, что означает информатика, поскольку они:

Создавайте инновационные вычислительные инструменты и приложения
Помогите нам интуитивно взаимодействовать с технологиями
Узнайте, как информатика влияет на наши отношения, наши организации и наш мир.

Степени, которые помогают добиться цели

Поскольку информатика может применяться по-разному, SoIC предлагает множество способов изучения возможностей с помощью наших сертификатов, степеней бакалавра наук и программ для выпускников в самых разных областях.
Посмотрите наши дипломы

Информатика повсюду

Почти все сферы нашей жизни — общество, искусство, здравоохранение, бизнес, наука — находятся под влиянием информатики и совершенствуются с ней. Посмотрите, как наши студенты и выпускники применяют свои навыки в разных сферах деятельности.

Искусство, разработка игр и другие интерактивные медиа

МЕДИА: Чем мы занимаемся

Создание 2D- и 3D-анимации и визуализаций
Узнайте, как лучше всего использовать цифровые медиа для решения проблем в сфере образования, здравоохранения и развлечений.
Изучить и спроектировать структуру информации и ее эстетическое представление.
Создание сред моделирования и виртуальной реальности

Как это делает жизнь лучше

Используйте цифровые инструменты для обучения, задействующего все органы чувств.
Создавайте образовательные компьютерные игры, которые погружают пользователей в полезное обучение через повседневную и серьезную игру.
Дизайн и разработка интерактивных веб-сайтов для бизнеса, образования и медицины.
Моделирование новых платформ для обучения

Наши дипломы:

Бизнес

БИЗНЕС: чем мы занимаемся

Разработать информационные инструменты для сбора и анализа данных для повышения эффективности бизнес-аналитики.
Создавайте системы поддержки принятия решений, чтобы помочь бизнес-лидерам
Создавать программные инструменты для автоматизации складов и фабрик.

Как это делает жизнь лучше

Интегрируйте компьютерные технологии в жизненно важные бизнес-операции.
Предоставить инструменты для управления глобальными цепочками поставок.
Создавайте инновационные компании, чтобы быть конкурентоспособными в 21 веке.

Наши дипломы:

Сообщества

СООБЩЕСТВА: чем мы занимаемся

Создавать информационные и коммуникационные технологии, позволяющие преодолевать культурные различия.
Создавать географические информационные системы, которые отображают наши сообщества и помогают в городском планировании.
Используйте технологии для продвижения участия правительства и голосования.

Как это делает жизнь лучше

Объединяйте мировые сообщества, чтобы они могли лучше понимать друг друга
Предоставить инструменты для проектирования более удобных для жизни и устойчивых городов.

Наши дипломы:

Цифровой дизайн

ЦИФРОВОЙ ДИЗАЙН: чем мы занимаемся

Разработка теорий и методов для улучшения взаимодействия человека с компьютером.
Проектируйте и разрабатывайте компьютерные интерфейсы, объединяющие отдельных лиц и группы.
Исследуйте человеческий интеллект, чтобы улучшить машинный интеллект.

Как это делает жизнь лучше

Разработка настольных, мобильных и медицинских устройств с учетом потребностей пользователей.
Создавайте общие рабочие приложения, повышающие эффективность совместной работы.
Дополнить человеческие способности искусственным интеллектом и навыками роботов.

Наши дипломы:

Здоровье

ЗДОРОВЬЕ: чем мы занимаемся

Создавать компьютерные информационные системы здравоохранения, изучая потребности врачей, медсестер, пациентов и организаций здравоохранения.
Создайте медицинские сети, которые позволят врачам и медсестрам обмениваться знаниями и передовым опытом.
Создать новые методы доставки информации, которые мотивируют пациентов следовать рекомендациям по лечению.

Как это делает жизнь лучше

Предоставление точных цифровых медицинских карт, доступных мгновенно, когда это необходимо.
Определить наилучшее лечение пациентов на основе данных, полученных от национальных сетей здравоохранения.
Разрешить пациентам участвовать в уходе за собой путем создания цифровых личных медицинских карт.

Наши дипломы

Наука и данные

НАУКА И ДАННЫЕ: чем мы занимаемся

Расширить наше понимание генома человека
Разработка вычислительных приложений для управления данными биотехнических и фармацевтических проектов.
Управление и понимание данных, собранных для решения научных задач в области естественных и социальных наук.

Как это делает жизнь лучше

Находите новые и более эффективные персонализированные лекарства
Отслеживайте распространение болезней и находите новые способы уменьшить их воздействие.
Визуализируйте научные данные таким образом, чтобы это помогало человеческому пониманию.

Наши дипломы:

Информатика изучает не только технологии, которые мы используем… но и то, как, почему, где и когда мы их используем.

Информатика = ваше будущее

С появлением каждой новой технологии у информатики есть возможность сыграть свою роль — создать знания, заполнить пробел и повлиять на будущее.

Вы можете стать частью этой быстро развивающейся области. Информационные навыки имеют решающее значение в постоянно меняющемся мире. Узнайте, как информатика может помочь вам построить карьеру с бесконечным потенциалом.

Контакт

Хотя технологии, несомненно, облегчают жизнь, простота доступа к общей информации влечет за собой широкий спектр правовых последствий для бизнеса.

<р>1. БЕЗОПАСНОСТЬ ДАННЫХ

Проблемы безопасности данных, связанные с развитием технологий и тем, как потребители, предприятия и другие организации используют эти технологии, будут вызывать серьезную озабоченность в следующем году. Вопросы, связанные с данными, затрагивают практически все развивающиеся технологии. В связи с тем, что огромные объемы деловых и личных данных передаются и хранятся в электронном виде, возможности для утечек данных резко возрастают, и предприятия должны ожидать быстрых ответов, чтобы удовлетворить лоскутное одеяло государственных и федеральных правил об утечке данных. В то время как эти правила продолжают повышать стандарты практики обеспечения безопасности данных, договаривающиеся стороны также ожидают большей ответственности за эти стандарты. Усовершенствованное шифрование и биометрия также могут решить некоторые из этих проблем.

По некоторым оценкам, пользователи компьютеров и устройств ежедневно создают более 2,5 квинтиллионов байт данных! Это мир больших данных. Технологии для анализа, использования и, в некоторых случаях, коммерциализации таких огромных объемов данных начинают применяться все более широко. Однако значительный прирост производительности и коммерческие возможности нивелируются серьезными проблемами безопасности и посягательствами на конфиденциальность. Основные вопросы будут касаться того, кто должен контролировать такие данные и получать компенсацию за них.

<р>3. ОБЛАЧНЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ

Облачные вычисления по-прежнему обещают значительную экономию средств для бизнеса и удобство для потребителей. Тем не менее, по мере того как все больше программных приложений и других вычислительных ресурсов размещается в «облаке» и к ним осуществляется доступ в Интернете, риски конфиденциальности и безопасности данных возрастают, а нормы заключения договоров и лицензирования развиваются и становятся все более сложными в управлении.

<р>4. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ С ОТКРЫТЫМ ИСХОДНЫМ ИСХОДОМ

Непатентованные приложения с открытым исходным кодом предлагают много преимуществ и позволяют сократить расходы, но соблюдение условий лицензии на открытый исходный код может оказаться непростой задачей. При неправильном обращении использование программного обеспечения с открытым исходным кодом может поставить под угрозу право собственности на программное обеспечение компании и поставить под угрозу приобретения и другие важные деловые операции.

<р>5. МОБИЛЬНЫЕ ПЛАТЕЖИ

Несколько опросов потребителей показывают, что мы лучше отслеживаем наши мобильные устройства, чем наши кошельки, поэтому быстрое распространение мобильных платежей неудивительно. Тем не менее, вопросы ответственности еще предстоит решить для многих транзакций — неправильно направленных платежей, несанкционированного доступа и ошибок баланса счета, среди прочего — которые могут пойти не так, как предполагалось.

<р>6.ОТВЕТСТВЕННОСТЬ, СВЯЗАННАЯ С СОЦИАЛЬНЫМИ СЕТЯМИ

Широкое использование инструментов социальных сетей в бизнесе означает, что компании должны поддерживать и сообщать о четких правилах приемлемой практики и обеспечивать соблюдение применимых условий. Существует множество юридических ловушек, в том числе нарушение правил лотереи на государственном уровне с онлайн-рекламой; несоблюдение соответствующих рекомендаций FTC при использовании социальных сетей для программ онлайн-маркетинга; непреднамеренные нарушения прав интеллектуальной собственности третьих лиц при размещении контента; и нарушения контракта из-за несоблюдения правил платформы социальных сетей.

<р>7. НОСИМЫЕ КОМПЬЮТЕРЫ

Google Glass, компьютерные часы (более совершенные, чем мог себе представить Дик Трейси) и другие носимые вычислительные устройства расширяют границы мобильных вычислений даже дальше, чем еще недавние чудеса смартфонов и планшетов. Связь этих устройств с биометрическим мониторингом, доступом и контролем предлагает потенциальные удобства, но также представляет дополнительные риски. Вопросы конфиденциальности, безопасности и ответственности, связанные с такими устройствами, скорее всего, затмят аналогичные проблемы (например, текстовые сообщения во время вождения), возникающие в связи с нашими неносимыми мобильными устройствами.

<р>8. ИНТЕРНЕТ ВЕЩЕЙ

Электронная маркировка и отслеживание объектов и людей с помощью штрих-кодов, устройств RFID и других технологий, а также передача полученных данных о местонахождении, перемещениях и статусе — так называемый «Интернет вещей» — вот-вот станет реальностью. Хотя эта технология может предложить много преимуществ компаниям и потребителям, проблемы конфиденциальности, связанные с Интернетом вещей, аналогичны проблемам, связанным с большими данными.

<р>9. ВИРТУАЛЬНЫЕ ВАЛЮТЫ

Предлагая удобство для многих онлайн-транзакций, виртуальные валюты (такие как биткойн) занимают растущую рыночную нишу. Однако, в отличие от суверенных валют, которые подлежат различному регулированию, виртуальные валюты не вписываются в существующие правовые рамки. Кроме того, этот факт не остался незамеченным криминальными элементами и является еще одной причиной того, что основные потребители и компании опасаются приемлемости цифровых валют.

<р>10. УДАЛЕННАЯ АВТОМАТИЗАЦИЯ И УПРАВЛЕНИЕ

Удаленно автоматизированные, контролируемые и контролируемые «умный офис» и «умный дом» — даже умные города — теперь реальность. Тем не менее, если внимательно посмотреть на то, что написано мелким шрифтом об ответственности за несчастные случаи и ошибки, видно, что отказов от ответственности предостаточно. Еще предстоит разобраться, где баланс ответственности в конечном итоге будет лежать между поставщиками и пользователями этих технологий автоматизации и мониторинга.

Имена звучат похоже. Они являются привлекательными, прибыльными и востребованными областями. Тем не менее, у компьютерных информационных систем и информационных технологий есть существенные различия — в вариантах получения степени, рынках труда и повседневных обязанностях.

Если вы планируете получить степень в какой-либо области, важно иметь четкое представление о том, какая профессия может лучше соответствовать вашим интересам и сильным сторонам.

Иногда полезно подумать об этом так: вас больше интересует, какая технология лучше всего работает в определенной ситуации, или вас больше интересует, как эта технология работает?

Компьютерные информационные системы

Если вы обнаружили, что первый вопрос вам не подходит, вы можете рассмотреть компьютерные информационные системы (CIS). Эта карьера представляет собой своего рода гибрид, сочетающий в себе бизнес и технологии. Специалистам по СНГ необходимы технические знания, аналитический склад ума, сильные коммуникативные навыки и деловая хватка.

Административная сторона требует большего количества деловых и межличностных навыков, чем в других технических областях. Эксперты СНГ решают проблемы с информационными технологиями и сообщают об этих решениях способами, понятными людям, не являющимся техническими специалистами.

Компьютерные информационные системы смотрят на общую картину, помещая технологии в коммерческую среду, чтобы принести максимальную пользу бизнесу. Компании полагаются на этих технических специалистов по информационным системам, чтобы обслуживать своих клиентов, управлять сотрудниками и оценивать общую эффективность и финансовые аспекты своих технических систем.

Курсовая работа для студентов из СНГ обычно включает в себя деловые и управленческие коммуникации, а также программирование и другие технические навыки. Перспективы трудоустройства велики: по оценкам Бюро статистики труда США, рост рабочих мест к 2026 году составит 12 %. В этой обширной области работают менеджеры по информационным системам, администраторы баз данных, консультанты по стратегическим технологиям и системные аналитики.

Люди со степенью бакалавра в СНГ получают среднюю годовую зарплату, превышающую 71 000 долларов США; средний работник со степенью магистра зарабатывает более 139 000 долларов США.

Компьютерные информационные технологии

Если вас больше интересуют нюансы и детали работы технологий, вы можете предпочесть мир информационных технологий. Здесь ваш фокус более узок — оборудование, программное обеспечение, телекоммуникационные и компьютерные сетевые системы. ИТ касается практического применения вычислений в рабочей среде и включает в себя установку, управление и организацию компьютерных систем, сетей и баз данных.

ИТ-специалисты имеют дело со всеми областями цифровых данных: хранением, созданием, защитой, обменом и доступом к ним. Они глубоко погружаются в код. Как правило, ИТ-специалисты хорошо справляются со сложными ситуациями, любят решать сложные проблемы, организованы и методичны.

Информационные технологии не так ориентированы на людей, как CIS, но общение со всеми типами сотрудников необходимо для обучения и устранения неполадок. ИТ-специалисты работают с руководством над созданием жизнеспособных компьютерных систем и сетей и обеспечивают постоянную поддержку, оставаясь в курсе технических разработок.

Некоторые ИТ-сотрудники помимо написания кода специализируются на прикладных технологиях, таких как сети, безопасность или управление базами данных. Экзамены позволяют получить дополнительные учетные данные, например сертификацию сетей Cisco или систем Microsoft.

Как и в случае с СНГ, информационные технологии являются растущей областью. Бюро трудовой статистики США прогнозирует увеличение числа рабочих мест в сфере ИТ на 22% к 2026 году. Люди со степенью бакалавра зарабатывают в среднем почти 65 000 долларов в год; люди со степенью магистра информационных технологий в среднем зарабатывают более 113 000 долларов США в год.

Компьютерные информационные технологии в Элмхерсте

Если вас интересуют информационные технологии, университет Элмхерст предлагает двухлетнюю программу магистратуры. в области компьютерных информационных технологий. Студенты проходят одно занятие в неделю в кампусе или онлайн и могут сосредоточиться на компьютерных сетях, разработке приложений или науке о данных.

«Все современные технологии компьютерных устройств действительно ограничены скоростью движения электрона. Это ограничение довольно фундаментальное, потому что самая быстрая возможная скорость для передачи информации, конечно же, скорость света, а скорость электрона уже значительную долю этого. Мы надеемся на будущие улучшения не столько в скорости компьютерных устройств, сколько в скорости вычислений. Сначала это может показаться одним и тем же, пока вы не поймете, что количество операций, необходимых для компьютерных устройств, выполнение вычислений определяется чем-то другим, а именно алгоритмом.

"Очень эффективный алгоритм может выполнять вычисления намного быстрее, чем неэффективный алгоритм, даже если аппаратное обеспечение компьютера не меняется. Таким образом, дальнейшее совершенствование алгоритмов открывает возможный путь к дальнейшему ускорению работы компьютеров; улучшенная эксплуатация параллельных операций, предварительное вычисление частей задачи и другие подобные приемы — все это возможные способы повышения эффективности вычислений.

"Эти идеи могут звучать так, как будто они не имеют ничего общего с "физическими ограничениями", но на самом деле мы обнаружили, что, принимая во внимание некоторые квантово-механические свойства будущих компьютерных устройств, мы можем разрабатывать новые типы алгоритмов. которые намного, намного более эффективны для определенных вычислений.Мы все еще очень мало знаем об окончательных ограничениях этих «квантовых алгоритмов». "

Сет Ллойд, доцент кафедры машиностроения Массачусетского технологического института, подготовил этот обзор:

«Скорость компьютеров ограничена тем, насколько быстро они могут перемещать информацию из того места, где она сейчас находится, туда, куда она должна перейти дальше, и тем, насколько быстро эта информация может быть обработана после того, как она попадет сюда. Электронный компьютер выполняет вычисления, перемещая электроны. Таким образом, физические ограничения электрона, движущегося через материю, определяют, насколько быстро могут работать такие компьютеры. Однако важно понимать, что информация может перемещаться по компьютеру намного быстрее, чем сами электроны. Рассмотрим садовый шланг: когда вы поворачиваете на кране, сколько времени потребуется, чтобы вода потекла с другого конца? Если шланг пустой, то количество времени равно длине шланга, деленной на скорость, с которой вода стекает по шлангу. Если шланг полон, то количество времени, которое требуется для выхода воды, равно длине шланга, деленной на скорость, с которой импульс распространяется по шлангу, скорость, приблизительно равная скорости звука в воде.

«Провода в электронном компьютере похожи на полные шланги: они уже заполнены электронами. Сигналы проходят по проводам со скоростью света в металле, примерно вдвое меньше скорости света в вакууме. обработка информации в обычном компьютере подобна пустым шлангам: когда они переключаются, электроны должны перемещаться с одной стороны транзистора на другую.Тогда «тактовая частота» компьютера ограничивается максимальной длиной, которую должны пройти сигналы, деленной на скорость света в проводах и размером транзисторов, деленной на скорость электронов в кремнии. В современных компьютерах эти числа составляют порядка триллионных долей секунды, что значительно меньше, чем реальное время в миллиардных долях секунды. Компьютер можно сделать быстрее, просто уменьшив его размер. Лучшие методы миниатюризации на протяжении многих лет были и остаются наиболее важным подходом к ускорению работы компьютеров.

«На практике электронные эффекты, отличные от скорости света и скорости электронов, по крайней мере так же важны для ограничения скорости обычных компьютеров. Провода и транзисторы обладают емкостью, или C, которая измеряет их способность накапливать электроны- - и сопротивление, R, которое измеряет степень, в которой они сопротивляются потоку тока. Произведение сопротивления и емкости, RC, дает характеристическую шкалу времени, в течение которой заряд течет от устройства и от него. Когда компоненты компьютера становится меньше, R увеличивается, а C уменьшается, так что обеспечение того, чтобы у каждой части компьютера было достаточно времени, чтобы сделать то, что ему нужно, представляет собой сложный процесс балансировки. настоящее исследование.

"Как отмечалось выше, одним из ограничений скорости работы компьютеров является принцип Эйнштейна, согласно которому сигналы не могут распространяться быстрее скорости света. Поэтому, чтобы сделать компьютеры быстрее, их компоненты должны стать меньше. При нынешних скоростях Миниатюризации поведение компьютерных компонентов достигнет атомного масштаба через несколько десятилетий. В атомном масштабе скорость, с которой может обрабатываться информация, ограничена принципом неопределенности Гейзенберга. Недавно исследователи, работающие над «квантовыми компьютерами», сконструировали простые логические устройства. которые хранят и обрабатывают информацию об отдельных фотонах и атомах. Атомы могут «переключаться» из одного электронного состояния в другое примерно за 10 15 секунд. Однако пока неизвестно, можно ли объединить такие устройства в компьютеры.

"Насколько быстро могут в конечном итоге работать такие компьютеры? Сотрудник IBM Рольф Ландауэр отмечает, что экстраполяция существующей технологии до ее "предельных" пределов – опасная игра: многие предложенные "предельные" пределы уже пройдены. Лучшая стратегия для поиска предельных ограничения на скорость компьютера - подождать и посмотреть, что произойдет."

Роберт А. Саммерс (Robert A. Summers) — профессор электронных инженерных технологий в Государственном университете Вебера в Огдене, штат Юта. В его ответе больше внимания уделяется текущему состоянию компьютерных технологий:

"Физические барьеры, как правило, ограничивают скорость обработки данных компьютерными процессорами с использованием традиционных технологий. Но производители интегральных схем изучают новые, более инновационные методы, которые обещают большие перспективы.< /p>

"Один из подходов основан на постоянном сокращении размера дорожки на микрочипах (то есть размера элементов, которые можно "нарисовать" на каждом чипе). Меньшие дорожки означают, что теперь можно изготовить до 300 миллионов транзисторов. на одном кремниевом чипе. Увеличение плотности транзисторов позволяет интегрировать все больше и больше функций в один чип. Провод длиной в один фут обеспечивает примерно одну наносекунду (миллиардную долю секунды) временной задержки. Если данные необходимо перемещаться всего на несколько миллиметров от одной функции на чипе к другой на том же чипе, время задержки данных может быть уменьшено до пикосекунд (триллионных долей секунды).Чипы с более высокой плотностью также позволяют обрабатывать данные 64 бита за раз, поскольку в отличие от восьми, 16 или, в лучшем случае, 32-разрядных процессоров, которые сейчас доступны в персональных компьютерах типа Pentium.

"Другие производители интегрируют несколько избыточных жизненно важных цепей процессора параллельно на одном чипе. Эта процедура позволяет выполнять несколько этапов обработки данных одновременно, что опять же увеличивает скорость передачи данных. При другом, совершенно другом подходе производители работают над интеграцией всего компьютера, включая всю память, периферийные элементы управления, часы и контроллеры, на одном куске кремния площадью квадратный сантиметр. Этот новый «суперчип» будет полноценным компьютером, в котором не будет только человеческого интерфейса. компьютеры, которые мощнее, чем наши лучшие настольные компьютеры, станут обычным явлением; мы также можем ожидать, что цены будут продолжать падать.

"Еще один вопрос, который рассматривается, — это программное обеспечение, которое будет лучше использовать возможности существующих машин. Удивительная статистика состоит в том, что примерно в 90 % случаев новейшие настольные компьютеры работают в виртуальном режиме 86, т. е. чтобы они работали так, как если бы они были древними восьмибитными машинами 8086, несмотря на все их причудливые высокоскоростные 32-битные шины и возможности суперцветной графики.Это ограничение связано с тем, что большая часть коммерческого программного обеспечения все еще написана для архитектуры 8086. Windows NT, Windows 95 и подобные — это несколько попыток использовать ПК в качестве 32-разрядных высокопроизводительных машин.

"Что касается других технологий, большинство компаний очень ревностно относятся к своей безопасности, поэтому трудно понять, какие новые вещи на самом деле рассматриваются. Волоконно-оптические и световые системы сделают компьютеры более устойчивыми к шуму, но легкие распространяется точно с той же скоростью, что и электромагнитные импульсы в проводе. Использование фазовых скоростей может принести некоторую пользу для увеличения скорости передачи и обработки данных. Фазовые скорости могут быть намного больше, чем основная несущая волна. Использование этого явления может открыть совершенно новая технология, в которой будут использоваться совершенно другие устройства и способы передачи и обработки данных."

Дополнительную информацию о возможных преимуществах оптических вычислений предоставил Джон Ф. Уолкап, директор Лаборатории оптических систем факультета электротехники Техасского технологического университета в Лаббоке, штат Техас:

«Электронные компьютеры ограничены не только скоростью электронов в материи, но и растущей плотностью взаимосвязей, необходимых для связи электронных вентилей на микрочипах. Уже более 40 лет инженеры-электрики и физики работают над технологиями аналоговые и цифровые оптические вычисления, в которых информация в основном переносится фотонами, а не электронами. Оптические вычисления, в принципе, могут привести к гораздо более высоким скоростям компьютеров. Достигнут значительный прогресс, и процессоры оптических сигналов успешно используются для приложений таких как радары с синтетической апертурой, оптическое распознавание образов, оптическая обработка изображений, улучшение отпечатков пальцев и анализаторы оптического спектра.

«Ранние работы в области обработки и вычислений оптических сигналов носили в основном аналоговый характер. Однако за последние два десятилетия было затрачено много усилий на разработку цифровых оптических процессоров. Основные прорывы были связаны с разработка таких устройств, как VCSELS (лазер с поверхностным излучением с вертикальным резонатором) для ввода данных, SLM (пространственные модуляторы света, такие как жидкокристаллические и акустооптические устройства) для ввода информации о световых лучах и высокоскоростных APD (Avalanche фотодиоды), или так называемые устройства Smart Pixel, для вывода данных. Прежде чем цифровые оптические компьютеры станут широко доступными в продаже, предстоит еще много работы, но в 1990-е годы темпы исследований и разработок ускорились.

"Одной из проблем, с которыми столкнулись оптические компьютеры, является недостаточная точность. Например, эти устройства имеют практический предел точности от восьми до 11 бит в основных операциях. Недавние исследования показали способы решения этой проблемы. Алгоритмы цифрового разделения, которые могут разбивать матрично-векторные продукты на субпродукты с более низкой точностью, работающие в тандеме с кодами исправления ошибок, могут существенно повысить точность операций оптических вычислений.

"Оптические устройства хранения данных также будут важны при разработке оптических компьютеров. В настоящее время изучаются такие технологии, как усовершенствованные оптические компакт-диски, а также технологии оптической памяти с записью/чтением/стиранием. Голографическое хранение данных также сулит большие надежды. для хранения оптических данных высокой плотности в будущих оптических компьютерах или для других приложений, таких как хранение архивных данных.

«Прежде чем цифровые оптические компьютеры получат широкое коммерческое использование, необходимо решить множество проблем при разработке соответствующих материалов и устройств. По крайней мере, в ближайшем будущем оптические компьютеры, скорее всего, будут представлять собой гибридные оптико-электронные системы, использующие предварительная обработка входных данных для вычислений и постобработка выходных данных для исправления ошибок перед выводом результатов. Однако перспектива полностью оптических вычислений остается весьма привлекательной, и цель разработки оптических компьютеров по-прежнему достойна внимания.

Что такое вездесущие вычисления, каковы их разнообразные применения, преимущества и недостатки? Читайте дальше, чтобы узнать…

В этом блоге мы подробно рассмотрим вездесущие вычисления, также известные как окружающие вычисления или всепроникающие вычисления

18 ноября 2021 г. By Team YoungWonks *

Что такое вездесущие вычисления?

Повсеместные вычисления, таким образом, опираются на контекстную агрегацию данных и их применение, бесшовные, интуитивно понятные точки доступа и гибкие платежные системы. Концепция в области разработки программного обеспечения, аппаратной инженерии и информатики, она находится на пересечении распределенных вычислений, мобильных вычислений, вычислений местоположения, мобильных сетей, сенсорных сетей, взаимодействия человека и компьютера, контекстно-зависимых технологий умного дома и искусственного интеллекта (ИИ). .

По сути, это парадигма, которая включает в себя подключение электронных устройств, включая встроенные микропроцессоры для передачи информации. Устройства, использующие повсеместные вычисления, постоянно доступны и полностью подключены. Таким образом, основное внимание вездесущих вычислений уделяется производству интеллектуальных продуктов, которые связаны друг с другом, что упрощает общение и обмен данными и делает их менее навязчивыми. Например, смартфоны, умные колонки, умные часы и гаджеты для умного дома обычно являются устройствами, которые составляют основную часть вездесущей вычислительной сети. По сути, пользователь взаимодействует с вычислительным устройством — это может быть ноутбук, планшет, мобильное устройство или терминал в предметах повседневного обихода, таких как термостат или даже очки.

Помимо перечисленных выше, в этих сетях используется множество других устройств. Возьмем, к примеру, датчики. Это классические узлы вездесущей системы, поскольку они чаще активируются при движении, а не при обнаружении сознательного пользовательского ввода.

Истоки вездесущих вычислений

Истоки повсеместного распространения компьютеров можно проследить до конца 1980-х годов. Примерно в 1988 году Марк Вайзер, который работал главным технологом Xerox PARC (исследовательский центр в Пало-Альто), ввел термин «повсеместные вычисления». Он написал некоторые из самых первых статей по этому вопросу, в том числе некоторые с директором PARC и главным научным сотрудником Джоном Сили Брауном. Вайзеру приписывают определение повсеместных вычислений и изучение его основных проблем.

Ключевые особенности вездесущих вычислений

Давайте рассмотрим некоторые ключевые особенности вездесущих вычислений.

В ubicop учитывается человеческий фактор и помещает парадигму в человеческую, а не только компьютерную среду.
Здесь используются недорогие процессоры, поэтому требования к памяти и хранилищу сведены к минимуму.
Атрибуты в режиме реального времени фиксируются в повсеместных вычислениях.
Полностью подключенные и постоянно доступные вычислительные устройства — важная функция.
Упор делается на связи "многие ко многим", а не "один к одному", "многие к одному" или "один ко многим".
Вы обнаружите совместимость с локальными/глобальными, социальными/личными, общедоступными/частными и невидимыми/видимыми функциями и сосредоточитесь на создании знаний и распространении информации.
Все зависит от Интернета, беспроводных технологий и передовой электроники.
У Ubicomp больше возможностей для наблюдения, возможности для возможных ограничений и вмешательства в области конфиденциальности пользователей, поскольку многие цифровые устройства можно носить с собой и подключать круглосуточно.

Уровни вездесущих вычислений

Повсеместные вычисления можно рассматривать как состоящие из нескольких уровней, каждый со своими собственными ролями, и вместе они образуют единую систему.

Уровень 1. Это уровень управления задачами. он смотрит на пользовательские задачи, контекст и индекс. Он также управляет сложными зависимостями, связанными с территорией.

Уровень 2. Это уровень управления средой, который следит за ресурсами и их возможностями, а также отображает потребности службы и состояния определенных возможностей на уровне пользователя.

Уровень 3. Это относится к уровню среды, который отслеживает соответствующие ресурсы и управляет их надежностью.

Применение вездесущих вычислений

Диапазон устройств, совместимых с вездесущими вычислительными системами, действительно широк. В этом разделе мы рассмотрим основные примеры или приложения вездесущих вычислений.

Смартфоны

Это самый очевидный и непосредственный пример, поскольку чаще всего можно просто загрузить приложение и через него управлять своими системами домашней автоматизации и другими вездесущими приложениями.

Одежда

Будь то Apple Watch или Fitbit, оба подпадают под повсеместную вычислительную деятельность.

Умные колонки на базе (IVA)

Вспомните Google Home для Google Assistant, Amazon Echo для Amazon Alexa и Apple HomePod для Siri от Apple.

Беспилотные автомобили / беспилотные автомобили

Также хорошие примеры повсеместного использования компьютеров. Фактически, автономное транспортное средство, которое может идентифицировать своего авторизованного пассажира с помощью смартфона, пристыковываться и заряжаться, когда это необходимо, а также самостоятельно обрабатывать дорожные сборы, реагировать на чрезвычайные ситуации и оплачивать фаст-фуд, общаясь с инфраструктурой, станет еще лучшим примером вездесущей вычислительной техники. .

Умные домашние гаджеты/домашняя автоматизация

Сегодня недостатка в гаджетах для умного дома нет, и ожидается, что их число будет только расти, несмотря на то, что домашняя автоматизация становится все более популярной: от умных лампочек до умных замков для дверей, окон и шкафов. Помимо освещения, с помощью систем домашней автоматизации можно управлять такими функциями, как температура, развлечения и бытовая техника.

Преимущества и недостатки повсеместных вычислений

Преимущества вездесущих вычислений

Некоторые из преимуществ повсеместных вычислений включают снижение стоимости услуг с использованием интеллектуальных сетей, улучшенное планирование и производительность на производстве, а также более быстрое время отклика в медицинских учреждениях. Другие преимущества включают более точную таргетированную рекламу и более удобные личные финансовые операции.

Повсеместные вычисления приносят людям пользу, объединяя датчики, сетевые технологии и аналитику данных для мониторинга и составления отчетов по множеству различных вещей, от покупательских предпочтений до производственных процессов и моделей трафика. Эти вычислительные системы способны выявлять аномалии, ошибки и выбросы в рабочей среде, обеспечивая раннее вмешательство или предотвращая аварию на рабочем месте. Повсеместные вычисления также могут отслеживать использование ресурсов, входные и выходные данные, что позволяет лучше управлять ресурсами в периоды высокой нагрузки или лучше распределять ресурсы в течение периода времени.

Повсеместное развертывание вычислительных датчиков и сетей в сельской местности также может помочь в предоставлении услуг в отдаленные районы. Медицинские услуги могут предлагаться далеко за пределами больницы или клиники, при этом врачи могут контролировать жизненные показатели пациента с большого расстояния. Обучение в сельской местности также может быть предложено с помощью технологии доставки интерактивных медиа, позволяющей студентам и преподавателям общаться в личном контексте без необходимости находиться в одном классе.

Проблемы повсеместного распространения компьютеров

Конфиденциальность — одна из самых больших проблем, с которыми сталкиваются повсеместно распространенные компьютеры. Действительно, защита системной безопасности, конфиденциальности и безопасности в повсеместных вычислениях имеет важное значение.

Важно также отметить, что, несмотря на успехи, достигнутые в области повсеместного распространения вычислений, в этой области по-прежнему возникают проблемы в таких областях, как человеко-машинные интерфейсы и защита данных, в дополнение к техническим препятствиям, создающим проблемы как с доступностью, так и с надежностью.< /p>

Обеспечение повсеместного доступа к вычислениям для всех с помощью комплексной инфраструктуры и простоты использования – непростая задача, несмотря на стремительное распространение смарт-устройств в наши дни. Пожилые люди и жители сельских районов по-прежнему находятся в невыгодном положении, и это необходимо решить, чтобы повсеместно внедрять компьютеры во благо.

*Соавторы: Автор Видья Прабху; Главный снимок: Абхишек Аггарвал.

Этот блог представляет вам YoungWonks. Ведущая программа программирования для детей и подростков.
YoungWonks предлагает индивидуальные онлайн-занятия под руководством инструктора и очные занятия с соотношением учеников и преподавателей 4:1.

Подпишитесь на бесплатную пробную версию класс, заполнив форму ниже:

Читайте также: