ГЛАВА 3. Основные области применения вычислительной техники

Применение методов и средств информатики, вообще говоря, возможно во всех тех областях человеческой деятельности, в которых существует принципиальная возможность (и необходимость) регистрации и обработки информации. По этому поводу существует замечательное высказывание: «Применение вычислительных машин ограничено только рамками нашей фантазии». Сейчас трудно даже назвать такую сферу деятельности человека, в которой не применяют или не пытаются применить современные информационные технологии. Поэтому для того, чтобы дать хотя бы приблизительное представление о сферах применения компьютерных технологий, ниже приведены примеры наиболее значительных областей применения средств обработки данных.

§ Военное дело, например системы противоракетной обороны, космические системы.

§ Моделирование физических явлений и исследование моделей с помощью ЭВМ. Например, задачи термоядерного синтеза, космогонические модели. Моделирование чаще всего применяется в тех случаях, когда проведение прямого физического эксперимента либо слишком дорого, либо в принципе невозможно.

§ Обработка конкретных экспериментальных данных при проведении математических, физических, химических, биологических, социологических, исторических, археологических и т. д. исследований.

§ Решение задач метеопрогноза.

§ Автоматизированные рабочие места (АРМ) специалиста, например АРМ бухгалтера, руководителя, врача и т. д.

§ Системы автоматического проектирования, обеспечивающие поддержку работы инженера-конструктора, существенно повышающие производительность его труда и сокращающие сроки разработок. Широко применяются при проектировании таких изделий, как космические челноки «Буран», «Шаттл», современные сверхзвуковые самолеты и т. д.

§ Управление работой отдельных станков (станки с числовым программным управлением), роботы (роботы на ликвидации Чернобыльской аварии, роботы, ухаживающие за больными, роботы-художники), робототехнические линии, цеха и заводы-автоматы.

§ Автоматизированные системы планирования и управления производством, начиная с отдельных предприятий и кончая управлением целыми отраслями (железнодорожный транспорт, авиация и т. д.).

§ Получение изображений внутренних частей непрозрачных тел, в том числе в медицине — компьютерная томография и на производстве — контроль качества, не разрушающий изделия.

§ Системы массового обслуживания и информационно-справочные системы. Например, системы резервирования и продажи авиа- и железнодорожных билетов.

§ Обслуживание крупных спортивных мероприятий — мировых и европейских чемпионатов, Олимпийских игр.

§ Базы данных правовой информации (быстрый доступ к нормативным актам, указам и постановлениям правительства, статьям Уголовного и других кодексов), криминалистические базы данных, хранящие сведения о преступниках и т. д.

§ Банковские и биржевые компьютерные системы.

§ Библиографические компьютерные системы.

§ Подготовка различных документов, отчетов и других печатных материалов, рекламное дело.

§ Компьютерная верстка и подготовка к изданию газет, журналов, книг.

§ Аранжировка музыкальных произведений, цветомузыка.

§ Скульптура и архитектура.

§ Компьютерный дизайн разрабатываемых устройств, помещений.

§ Компьютерный подбор прически, модели одежды.

§ Компьютерная мультипликация и анимация («оживление» изображений — воспроизведение последовательности изображений, создающее впечатление движения).

§ Машинный перевод с различных естественных языков. Например, еще в 1985 году демонстрировалась система машинного перевода, работавшая с 4 языками и словарным запасом в 260 000 слов (человек в среднем активно использует 3000-5000 слов).

§ Лингвистика, расшифровка неизвестных языков.

§ Криптография — шифровка и расшифровка документов, доступ к которым должен быть ограничен.

§ Компьютерная геодезия и картография.

§ Обучающие, тестирующие и контролирующие программы.

§ Цифровая аудио- и видеозапись.

§ Бытовые применения, игровые программы.

§ Новые средства связи, базирующиеся на локальных и глобальных сетях.

В общем, перечислить и сколько-нибудь подробно обсудить все сферы применения (или хотя бы какую-либо значительную их часть) не представляется возможным. Поэтому ограничимся приведенным выше списком.

Более подробно, по-видимому, следует обсудить такие относительно новые информационные понятия и технологии, как гипертекст, мультимедиа и информационные услуги в сетях.

Гипертекст

При работе с различного рода словарями и справочниками достаточно часто приходится сталкиваться с ситуацией, когда в определении или переводе какого-либо слова, термина встречается ссылка «смотри ...», отсылающая читателя за получением дополнительной информации в какое-то другое место. Например, в словаре иностранных слов дано следующее определение термина «информация»:

«Информация[ < лат.; см. Информировать] — 1) сообщение о чём-л.; 2) сведения, являющиеся объектом хранения, переработки и передачи, например, генетическая информация».

Встретив такую ссылку (см. Информировать), приходится, перелистывая множество страниц справочника, искать термин, на который дана ссылка. Технология гипертекстазначительно облегчает, а точнее, полностью автоматизирует получение дополнительной информации, связанной с такого рода ссылками. Читателю достаточно только определенным образом указать на выбранную ссылку, все остальное выполнит специальная программа.

ВНИМАНИЕ

Гипертекст представляет собой текст со ссылками, читаемый с помощью специальной программы, которая автоматически находит в компьютере связанную с выбранной ссылкой дополнительную информацию и выводит ее на экран дисплея.

Ссылки в гипертексте принято называть полями. Полями могут быть встречающиеся в тексте символы, понятия, словосочетания, изображения. Как правило, поля отличаются от остального текста более ярким или интенсивным цветом. Выбор любого поля в гипертексте приводит к выполнению какого-либо действия, например, автоматическому поиску определения выделенного в поле термина. Это определение может в свою очередь содержать произвольное количество новых гипертекстовых ссылок — полей. С полем может быть связано выполнение какой-либо дополнительной программы, проигрывание фрагмента аудио- или видеозаписи. После выполнения связанных с полем действий можно вернуться в исходное место или перейти дальше по новой ссылке, встретившейся в вызванном фрагменте гипертекста. Гипертексты широко используются в различного рода справочных системах, обучающих программах, электронных учебниках.

Мультимедиа

Первоначально компьютеры умели «работать» только с числами. Немного позднее они «научились» работать с текстами и графикой. И лишь в последнем десятилетии XX века компьютер «освоил» звук и движущееся изображение. Новые возможности компьютера получили название мультимедиа(multimedia — множественная среда, то есть среда, состоящая из нескольких компонентов различной природы).

ВНИМАНИЕ

Мультимедиа представляет собой совокупность аппаратных и программных средств, обеспечивающих создание звуковых и визуальных эффектов, а также влияние человека на ход выполнения программы, предусматривающей их создание.

Ярким примером применения мультимедийных возможностей являются различные энциклопедии, в которых вывод текста той или иной статьи сопровождается показом связанных с текстом изображений, фрагментов кинофильмов, синхронным озвучиванием выводимого текста и т. д. Мультимедиа широко применяется в обучающих, познавательных, игровых программах. Эксперименты, проводившиеся над большими группами обучаемых, показали, что в памяти остается 25% услышанного материала. Если материал воспринимается зрительно, то запоминается 1/3 увиденного. В случае комбинированного воздействия на зрение и слух доля усвоенного материала повышается до 50%. А если обучение организовано при диалоговом, интерактивном (interaction — взаимодействие) общении обучаемого и мультимедийных обучающих программ, то усваивается до 75% материала. Эти наблюдения свидетельствуют об огромных перспективах применения мультимедийных технологий в области обучения и во многих других аналогичных областях применения.

ПРИМЕЧАНИЕ

Одной из разновидностей мультимедиа считается так называемое кибернетическое пространство (Cyberspace), которое представляет собой аппаратно-программный комплекс для создания виртуальной, то есть кажущейся «действительности». Иллюзия присутствия и влияния человека на текущую ситуацию в воображаемом трехмерном пространстве производится с помощью программ и технического оборудования — специальных перчаток (инфоперчатки), реагирующих на мельчайшие движения пальцев руки и оказывающих необходимое, регулируемое компьютером сопротивление этим движениям; костюма с датчиками (инфокостюм), улавливающими движения головы, тела, рук и ног; шлема со специальными оптическими устройствами для создания объемного изображения (инфошлем). Такие системы очень широко используются как тренажеры при подготовке летчиков, космонавтов, для имитации войсковых учений, танковых и воздушных сражений, в игровых программах типа «звездных войн».

Развитием гипертекстовых и мультимедийных систем являются гипермедиасистемы, в которых принципы гипертекста комбинируются с возможностями мультимедийной среды и распространяются на тексты, создаваемые не в одной и той же, а в различных программных средах, которые, к тому же, могут находиться в разных машинах компьютерной сети.

Сети

В последнее время особенно бурно развиваются технологии, связанные с компьютерными сетями.

ВНИМАНИЕ

Сетью ЭВМ называется объединение двух и более вычислительных машин с помощью специальных электрических или оптоволоконных кабелей, обычных телефонных линий, радиосвязи, спутниковой или иных средств связи. По этим линиям связи можно осуществлять обмен информацией между любыми включенными в сеть компьютерами.

Различают локальные и глобальные сети. Локальные сети объединяют один-два десятка близко расположенных машин. Такое объединение позволяет организовывать обмен информацией между машинами, хранить только по одному экземпляру программ и данных и совместно их использовать, совместно эксплуатировать дорогостоящее оборудование, объединять вычислительные мощности нескольких машин для решения сложных задач и т. д.

Однако наиболее впечатляющие возможности возникают при объединении машин в глобальные сети, когда между собой соединяются сотни тысяч машин, находящихся на разных материках. Наиболее известным примером глобальных сетей является сеть Internet (INTERnational NET - международная сеть), которая по сути дела является как бы «сетью сетей». Она объединяет большое число разнородных локальных и региональных сетей и имеет планетарный масштаб.

Локальные и глобальные сети очень широко используются в самых различных областях человеческой деятельности. Уже есть такие сферы, работа которых очень сильно зависит от наличия или отсутствия выходов в глобальные сети — это биржи, банки, крупные библиотеки, метеослужба, управление транспортными коммуникациями, газопроводами и т. д. Это такие сферы, успешная работа которых напрямую зависит от своевременности обработки очень больших массивов информации, передаваемой на большие расстояния.

Пользователям, имеющим выход в глобальные сети, предоставляются разнообразные информационные услуги. Здесь мы укажем наиболее популярные из них.

Электронная почта

Если общение между людьми осуществляется в виде разговора, то это требует их одновременного присутствия в одном месте. Телефонный разговор требует только одновременности. Его участники могут находиться в разных местах в пространстве. Письменное почтовое сообщение не требует ни единого места, ни единого времени. При этом получатель письма не обязан присутствовать в тот момент, когда письмо доставляется по назначению. Однако на доставку письменного сообщения затрачивается очень много времени — дни, а иногда и недели.

Электронная почта представляет собой, разновидность средств связи между людьми, которая лишена всех этих недостатков. Любой пользователь сети может послать любому другому «электронное» письмо, то есть текстовое сообщение, которое по каналам связи передается от компьютера отправителя к компьютеру адресата, где письмо и будет ожидать, пока его не прочитают. Передача сообщения происходит в течение очень короткого времени, исчисляемого несколькими секундами, максимум — минутами. С помощью электронной почты и подобных ей средств осуществляется передача по сети документов, факсов, чертежей, изображений, проводятся деловые совещания, научные конференции, распространяются научные журналы, на электронных досках объявлений размещаются последние новости, сгруппированные по интересам пользователей (информатика, спортивные новости, культура, социальные вопросы и т. д.). Услуги электронной почты могут предоставляться пользователям как в глобальных, так и в локальных сетях.

WWW

World Wide Web — Всемирная паутина, или просто Web, — это гипертекстовая сетевая информационная система. Она представляет собой, наверное, самый интересный и удобный вид услуг, включенных в Интернет. Программы, предназначенные для работы с WWW, принято называть обозревателями, просмотровщиками или браузерами (browse — пролистывать, проглядывать, просматривать). В отличие от обычных гипертекстовых систем, эти программы позволяют работать с гипертекстами, которые расположены на любых компьютерах, подключенных к сети Интернет. Причем доступ к запрошенной информации мало зависит от расстояния между компьютерами и осуществляется за очень короткое время. Эта возможность по сути дела превращает весь мир в единое информационное пространство.

В настоящее время доступ в сеть Интернет и другие всемирные сети открыт для любого человека, который имеет компьютер и специальное устройство для его подсоединения к телефонной линии — модем. С большой долей уверенности можно предположить, что через 15-20 лет люди будут иметь в своих квартирах своеобразные «домашние информационные центры», объединяющие в себе персональный компьютер, высококачественные цифровые аудио- и видеосистемы, а также различные средства связи — телефоны, факсы, видеофоны, подсоединенные к единой мировой сети. Не выходя из дома, человек сможет мгновенно связаться с любым нужным ему адресатом, поговорить с ним, увидеть его, получить любую необходимую ему информацию из любого информационного центра мира, «посетить» музеи и спортивные арены в любом уголке земного шара.

Контрольные вопросы

1. В каких сферах деятельности человека возможно применение методов и средств информатики?

2. Опишите известные вам области применения вычислительной техники.

3. Что такое гипертекст?

4. Охарактеризуйте основные особенности мультимедиа.

5. Что такое сеть? Какие бывают сети?

6. Опишите основные возможности локальных сетей.

7. Опишите основные информационные услуги, предоставляемые пользователям глобальных сетей.