Текст книги "Знакомьтесь, информационные технологии"

Второй аспект происходящих в мире изменений связан с применением банковских карточек. После второй мировой войны в развитых странах начался переход на безналичную систему оплаты в розничной торговле. При этом банковские (кредитные и дебетовые) карточки стали основным средством оплаты покупок. Деньги потеряли национальную принадлежность. Карточки обеспечили человеку новый уровень свободы – в любой стране, в любом магазине ты можешь совершить покупку практически на любую сумму. Человек может иметь при себе неограниченное количество денег и не бояться, что их украдут.

Технология работы с безналичными деньгами предопределяет, что при каждой покупке проводится проверка карточки и фиксируются данные о покупке, в том числе:

• стоимость покупки;

• купленный товар (его код или наименование);

• магазин, в котором сделана покупка;

• карточка, по которой осуществлена покупка.

Эти данные хранятся в течение нескольких (не менее трех) лет. Современные технические носители цифровой информации, такие как магнито-оптические диски, имеют гарантированный срок хранения информации не менее 50 лет. С учетом того, что на одном сменном диске хранится 2,6 Гбайт данных (более миллиона листов) и уже в ближайший год этот объем увеличится до 7 Гбайт, становится очевидным то, что эти сведения могут храниться практически вечно, не занимая существенного физического объема. Данные о всех покупках, проведенных в безналичной форме (по карточкам), хранятся не в одном месте, а размещаются в процессинговых центрах и банках-эмитентах карточек, т. е. число «хранилищ» ограничено. Поэтому можно выявить все покупки, проведенные в течение любого времени (за месяц, год, пятилетку) по данной карточке, т. е. именно этим человеком.

Карточки начинают полностью вытеснять наличные деньги. Так, в США, большинство крупных покупок (автомобили, мебель, ювелирные украшения и т. д.) проводятся только в безналичной форме. Более того, там крайне редки покупки, стоимостью более 50 долларов, оплаченные наличными долларами. Многие услуги также оплачиваются только в безналичной форме, например прокат автомобилей. Торговля и сфера услуг с безналичной оплатой имеют тенденцию к расширению во всем мире.

Заработная плата, дивиденды и другие выплаты в легальном бизнесе поступают на счет соответствующего работника, держателя акций, пенсионера в безналичной форме. Попытка внести на свой счет достаточно большую сумму наличных вызывает многие вопросы и разбирательства. Поэтому процесс «отмывания» денег – специальный бизнес, а затраты на «отмывание» стоят дорого.

Практически уже сегодня человек может обойтись без наличных денег в любой стране: все покупки проводятся по карточкам, все поступления на счет осуществляются в безналичной форме. При этом всякое движение безналичных денег фиксируется и запоминается.

Вслед за банковскими карточками, которые обеспечивают доступ к деньгам на карт-счетах в банке, началось внедрение карточек в другие сферы жизни человека, и это третья грань происходящей революции. Появился ряд идентификационных карточек, предназначенных для удостоверения личности ее владельца. Можно указать карточки-пропуска многих заводов и государственных учреждений, карточки для входа в отдельные жилые здания и другие варианты применения карточек, вплоть до использования их при голосовании в Государственной Думе России. В настоящее время это локальные системы: внутри предприятия или здания. Заводские карточки обеспечивают проход на предприятие, учет рабочего времени сотрудников, учет использованного инвентаря, безналичную оплату товаров и услуг в магазинах и столовых предприятия и т. д. Технических ограничений для подключения фирменных или домовых систем к внешней (по отношению к предприятию или к дому) сети нет, можно это сделать, используя, например, инфраструктуру кабельного телевидения. Для обеспечения контроля за сохранностью дома данные о приходе/уходе держателя карточки – владельца дома передаются в охранную организацию или полицию. Использование сети для этих целей позволяет передать информацию о посещении дома в любую точку Земли в реальном масштабе времени и сохранить ее в архиве. Фантазии, описанные Замятиным в «Мы», становятся реальностью.

Сфера применения карточек расширяется, и в настоящее время прорабатываются и частично внедряются другие варианты использования электронных карточек, в которых установлены процессорные схемы и/или энергонезависимая память. Можно указать медицинские карточки, в памяти которых записана история болезни их владельцев. Или страховые карточки с записью данных о всех страховых выплатах, а также важнейшие характеристики человека (например, наследственные заболевания). Внедрение в России пенсионной карточки — начало движения по этому пути. Такие карточки получат все работающие граждане. Ожидается, что с помощью пенсионных карточек будет проводиться полный контроль за всеми местами работы человека и получаемой им заработной платой, т. е. предполагается, что пенсия будет выплачиваться в зависимости от величины налога, который человек выплатил за всю свою жизнь.

В настоящее время начат выпуск миниатюрных твердотельных накопителей (размером в половину стандартной пластиковой карточки) Compact Flash, на которых может быть записано до 2 Мбайт данных, что позволяет хранить разнообразную информацию. Как это удобно – все данные о человеке всегда находятся при нем. Новый виток свободы.

Сама возможность помнить все противоречит основным установкам человеческого общения: человеку свойственно забывать худшее и сохранять в памяти наиболее светлые моменты жизни. Человеку свойственно прощать, а «вечная» память будет хранить данные о всех прегрешениях.

Одновременно все большее распространение получают карточки ограничения доступа, в которых, кроме пароля, записаны также индивидуальные особенности владельца (например, характеристики радужной оболочки глаза), что позволяет пользоваться карточкой только ее владельцу. Рассматривается возможность использовать кредитные карточки в качестве ключа от номера отеля, т. е. клиент отеля не только расплачивается за проживание по своей карточке, но и регистрируется, используя номер карточки, а также применяя карточку в качестве ключа для входа в номер.

Серьезной проблемой для современной жизни стал угон автомобилей. В качестве эффективного средства борьбы с автомобильными кражами используется передатчик, вмонтированный в автомобиль. При этом все перемещения автомобиля в городе (используются стационарные приемники-ретрансляторы) или в стране (в качестве приемника используется спутник) фиксируются и запоминаются. Данная система рассматривается и как средство осуществления расчетов за проезд по улицам, дорогам, магистралям. Приемники фиксируют время и местонахождение автомобиля и водителю (владельцу) предъявляется счет за пользование дорогой. Для повышения защиты машины и для определения принадлежности автомобиля используется карточка владельца с персональным кодом. Современный человек окружен множеством цифровых данных, которые сопровождают его всюду. Эти данные записаны на его счетах и карточках, хранятся в архивах и передаются по всему миру. Можно говорить об информационной, цифровой ауре человека. И следы этих данных остаются на носителях (дисках, лентах), остаются надолго, практически навсегда.

Каждая из рассмотренных выше систем самоценна и развивается самостоятельно, принося прибыль или реализуя важные социальные функции. Так, Internet – самоокупаемая система, банковские карточки развиваются на средства банков, идентификационные системы создаются за счет фирм или жильцов домов. Иными словами, эти системы доходны и не требуют специально выделенных денег от каких-либо государственных организаций, т. е. они развиваются и в будущем их число может только увеличиться.

Развитие телефонии (в том числе цифровой), систем кабельного телевидения, спутниковых и оптоволоконных линий связи обеспечивает передачу значительных объемов данных на любые расстояния за малое время. Уже в ближайшее время практически все локальные системы будут подключены к Сети. При этом оплачивать такое подключение и выплачивать средства за пользование Сетью будут те, кому принадлежат локальные системы, ибо вхождение в Internet обеспечивает этим системам дополнительные услуги, например жильцы дома смогут с работы или из другого города (путешествуя) узнать, кто и когда их посещал.

Внедрение в компьютеры нового порта с интерфейсом USB обеспечивает подключение к нему и, соответственно, управление до 127 предметов, в том числе и различными бытовыми и домашними приборами, такими как система поддержки тепла, система защиты, стиральными и швейными машинами, плитами и др. Подключение такого компьютера, являющегося центральным элементом комплекса, названного «интеллектуальный дом», к Сети позволяет жильцам не только наблюдать и контролировать происходящие в доме события, но и активно ими управлять. Компания IBM уже начала продажу компьютерных систем Homo Director (Домоуправитель), которые подключаются к компьютеру и способны управлять бытовой техникой и приборами. В качестве «сетевого кабеля», соединяющего все элементы домашней сети, используется электропроводка.

Естественно, доступ к компьютеру по Сети возможен только при наличии ключа, роль которого выполняет карточка. Создание интеллектуального дома стоит достаточно дорого, но такой дом позволяет не только экономить средства за счет более эффективного расходования энергии, воды и других ресурсов, но и существенно меняет качество жизни, обеспечивая больший комфорт и большую свободу в получении информации, в организации работы и досуга. Уже сегодня находится большое число людей, готовых оплатить создание и жизнь в таком доме.

Мы сами оплачиваем развитие информационных технологий, ибо каждая из них облегчает нам жизнь, увеличивает степень нашей свободы, но одновременно предоставляет все больше возможностей для контроля нас же.

Теперь можно подвести итоги. Использование всех вышеперечисленных карточек уже сегодня позволяет (кому?) фиксировать всю жизнь человека, а именно:

• поступление (от кого и сколько) и расходование денег (когда, на что, сколько);

• приход и уход на работу;

• посещение своего и чужих домов;

• проживание в гостинице с указанием конкретного номера;

• болезни и их лечение;

• страховые взносы и их расходование;

• проезд в городском и личном транспорте (когда, куда, как долго);

• телефонные разговоры (когда, с кем, как долго);

• получаемые и передаваемые данные.

А что еще есть у человека?..

Безумная идея Кампанелла, предложенная им в знаменитом «Городе солнца», о размещении на перекрестках города ящиков, в которых каждый мог бы оставить написанный им донос на любого и каждого, реализуется на качественно новом уровне – фактически каждый сам пишет «донос» обо всех своих поступках.

Вопрос о возможности собрать, сохранить и обработать всю эту информацию сегодня уже не стоит, т. к. современная техника позволяет все это сделать. Разработанная система управления базой данных ORACLE 8 позволяет создавать базу данных, в которой может храниться до 512 Пбайт (2 ⁵⁹ байт) данных или 96 млн. байт на каждого жителя Земли. Иными словами, одна база данных позволяет ежедневно (в течение 70 лет его жизни) записывать о каждом жителе Земли по 3 600 байт данных (это около 2 страниц текста).

Мы становимся свидетелями (и соучастниками) революции, способной перевернуть наше представление о получении и передаче информации, работе и отдыхе, покупках и накоплении средств. Находясь в эпицентре технологической революции, мы не ощущаем ее движения и не можем предугадать ее последствий. Действительно, каждое отдельное нововведение почти не изменяет нашу жизнь: безналичная оплата транспорта, телефонных разговоров, покупок сама по себе мало что изменяет. Использование вместо ключа персональной карточки или установка автоматического контрольно-пропускного пункта вместо живого охранника также не изменяют нашей жизни. Перевод зарплаты или пенсии на счет в банке давно уже привычен и ничего не меняет. Нельзя считать революцией и переход от фиксированного дорожного налога к дифференцированной оплате за проезд по различным дорогам в разное время.

Но как только все эти отдельные технологии будут объединены с помощью Сети (например, Internet) в единую систему, мы окажемся в качественно новом мире, который поставит перед нами целый ряд вопросов, к ответам на которые необходимо готовиться уже сегодня:

• Готовы ли мы жить под постоянным контролем?

• Надо ли кому-нибудь собирать, хранить и обрабатывать все данные о нас?

• Может ли кто-нибудь воспользоваться собранной информацией?

Развитое демократическое общество вырабатывает нравственные и правовые законы, обеспечивающие защиту частной жизни граждан от вмешательства как других граждан или организаций, так и государства. Более того, в настоящее время разрабатываются законы, связанные с Internet и безналичными расчетами. Но существовали и существуют тоталитарные государства (и мы еще помним о жизни в такой стране), в которых вся жизнь граждан контролировалась государством. Как будет жить человек в таком государстве при новой технике?

При жесткой системе контроля можно не создавать отдельных лагерей – достаточно всем и каждому разрешить посещать только строго определенные дома, ездить по выделенным маршрутам (именно так и сделано в Пхеньяне), говорить по телефону с известными номерами, покупать перечисленные товары в указанном количестве. Этих мер вполне достаточно, чтобы вся страна превратилась в одну большую зону. Мы должны ответить на принципиальные вопросы.

Готовы ли мы войти во второй круг несвободы?

Готовы ли мы не допустить вмешательство в свою жизнь?

И просто, готовы ли мы жить в окружении цифр, которые так легко запомнить?

Приложение
Информация. В мире и внутри человека

Эта книга описывает внешний мир, окружающий человека. В ней рассмотрены значение и роль информации в этом мире, а также то, как человек использует информационные технологии в своих интересах. Но человек сам постоянно получает, перерабатывает и хранит информацию. Более того, все действия человека, даже самые простые, основаны на полученной информации. Иными словами, рассмотрен мир, полный информации.

Информация бесконечно разнообразна, как и весь мир. Можно считать, что знак эо (бесконечности) означает бесконечность информации вне и внутри человека (центральная точка – переход от внешнего к внутреннему миру человека). Очевидно, что информация не зависит от человека и подчиняется единым законам, которые изучаются теорией информации. Для того чтобы понять единство информации в мире и человеке, необходимо остановиться на некоторых основополагающих характеристиках и свойствах информации.

Основные постулаты (аксиомы), определяющие свойства информации.

• Информация — это всеобщее свойство материи, которое, вместе с энергией, определяет параметры вектора движения в материальном мире. При этом энергия задает скорость движения, а информация – направление. При поездке на автомобиле скорость движения задается энергией (мощностью, выдаваемой двигателем), а направление определяет водитель, в зависимости от поступающей информации. Также скорость идущего человека определяется его затратами энергии, а направление задается информацией. Можно сказать, что у любого живого существа принцип движения тот же. Скорость течения реки определяется перепадом высот (энергией), а направление зависит от структуры и рельефа местности, т. е. от информации.

• Любое взаимодействие в природе и обществе построено на основе информации, т. е. информационно.

• Можно выявить две разновидности информации:

– первичную – это структуры, формы и свойства вещества (структура кристаллов, строение молекулы ДНК и т. д.);

– вторичную – описание человеком первичной информации.

• В книге рассматривается только вторичная информация.

• Информация всегда связана с материальным ее носителем (памятью). Информация сохраняется в неизменном виде, пока остается в неизменном виде ее носитель, а с разрушением памяти исчезает. Информация хранится в памяти без затрат энергии. Это определяет возможность длительного ее хранения без каких-либо ограничений по использованию. В природе нет памяти с бесконечным временем существования, т. е. она рано или поздно будет разрушена. Для сохранения информации ее необходимо перенести на новый носитель. Так, бумажная книга существует не более 300 лет. Потому и не сохранились древние книги, но информация, в них записанная, продолжает существовать во вновь изданных книгах.

• Информация может передаваться в пространстве или перерабатываться только при использовании энергии.

• Информация обладает свойством размножения или тиражирования, т. е. воспроизводства с сохранением всех характеристик и свойств оригинала. Очевидно, что при снятии копии с оригинала он остается неизменным. Количество копий может быть снято без ограничений.

Поэтому при описании передачи и хранения информации всегда необходимо указать носитель и энергию. Если говорить о современных компьютерах, то энергия – электричество, основной памятью являются магнитные носители (диски и ленты), на которых информация может храниться без энергии. Естественно, чтение и запись информации требуют энергетических затрат (на перемещение диска или ленты, на позиционирование магнитных головок, на передачу данных от головки в компьютер и т. д.).

Важнейшим свойством вторичной информации является возможность ее кодирования и перекодирования, т. е. использование различных алфавитов. При этом длины алфавитов могут быть различными. Самый короткий алфавит – двоичный, содержащий только два символа – «О» и «1». Для представления одного символа требуется один уровень выбранного параметра, а для второго символа – другой уровень. В качестве параметров могут использоваться различные поля и материалы, например электрическое напряжение (как в современных компьютерах), световые сигналы (как в оптоволоконных кабелях), наличие или отсутствие отверстия (как в перфокартах), направление поворота магнитного домена (как в магнитной памяти) и другие варианты. Двоичная система наиболее легко реализуема, т. к. провести селекцию на наличие и отсутствие сигнала относительно просто. Другие алфавиты имеют большее число символов: десятичный – 10, английский – 26, русский – 33, китайский – более 50 тысяч. Сообщение, написанное на любом алфавите, может быть переписано другим алфавитом без потери информации. Так, этот текст написан на русском языке, а в компьютере он запоминается в двоичном коде. В процессе письма постоянно происходит перекодировка из одного алфавита в другой.

Сегодня можно говорить о двух формах представления информации: аналоговой и дискретной. При аналоговой форме информация содержится в форме сигнала. Дискретная форма предполагает использование алфавита с фиксированным числом символов. Есть принципиально важные отличия в представлении аналоговых и дискретных сигналов. В аналоговом сигнале именно форма самого сигнала содержит информацию. А в дискретной форме допускается различная форма знака алфавита (сигнала) в пределах установленных допущений. Так, буква «А» может быть записана в разных вариантах даже на компьютере, например так: а, или А, или А, и при любом написании мы точно знаем, что это буква «А». Человек уже многие годы пользуется как аналоговой, так и дискретной формами представления информации. Обычные канцелярские счеты (или абак, как его называли древние) – это счет с дискретным представлением информации: здесь всегда костяшка находится слева или справа и не может занимать промежуточного положения. А логарифмическая линейка – это счет с аналоговым представлением, ибо результат зависит от места установки сдвижной линейки. Даже современные часы дискретные или аналоговые: цифровые или стрелочные, соответственно.

Сегодня разработаны различные преобразователи информации из аналоговой формы в цифровую и обратно. Первые называются аналого-цифровые преобразователи (АЦП), а вторые – цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП). Они широко применяются при управлении различными машинами и механизмами, т. к. с датчиков часто поступает аналоговая информация, а в компьютере ведется работа с дискретной информацией. На рис. П1 показан вариант построения системы управления производственным механизмом. Управляющие приводы (различные двигатели) также аналоговые. Поэтому здесь происходят оба преобразования: из аналоговой формы в дискретную и обратно. При этом информационная составляющая не изменяется.

Рис. П1. Схема управления механизмом

Дома мы также постоянно наблюдаем преобразование форм информации. Так, музыка на CD записана в цифровой форме, а динамик воспроизводит ее в аналоговой. Спутниковое телевидение ведется в цифровой форме и на DVD фильм записан «цифрой», а телевизор воспроизводит все в аналоговой форме. Естественно, информация песни или фильма при этом не изменяется. Более высокое качество воспроизведения определяется тем, что при цифровой записи влияние помех на сигнал значительно меньше.

С середины XX века развитие аналоговой и дискретной (цифровой) вычислительной техники шло параллельно. Более того, на начальном этапе преимущество было за аналоговыми вычислительными машинами (АВМ), которые позволяли решать дифференциальные уравнения различной степени гораздо быстрее, чем это делали цифровые вычислительные машины (ЦВМ). АВМ широко использовались для управления различными механизмами тогда, когда ЦВМ применялись только для математических расчетов. Однако цифровая техника развивалась более быстро. Главным достоинством цифровых вычислительных машин является возможность получить результат с любой, заранее заданной точностью. АВМ решала уравнения быстро, но не обеспечивала высокой точности. К началу 80-х годов требования к точности вычислений значительно выросли, а производительность процессоров позволила получать решения за относительно малое время. Это и предопределило победу компьютеров над аналоговыми машинами.

При анализе работы информационных систем нужно учитывать все указанные особенности информации. И необходимо помнить, что информация – всеобщее свойство материи и потому присутствует как в человеческих изделиях, так и вне зависимости от человеческого труда.

Информационные технологии сегодня во многом ассоциируются с Internet – Сеть позволяет работать и отдыхать, делать покупки и управлять банковским счетом, лечиться и учиться, управлять государством и кухонными агрегатами. Именно поэтому в книге основной темой является Глобальная сеть. Принципы организации работы Internet описаны в разд. «Как устроен Internet» данного приложения.

Сегодня исследованиями мозга, в том числе и информации, находящейся внутри него, занимаются врачи и биологи, которые далеки от теории информации. Потому и стало возможным утверждение одного нейрофизиолога, что информация об образе в мозгу человека передается четырьмя электромагнитными двоичными импульсами. Эти четыре импульса, способные передавать образ, он назвал «золотыми». Очевидно, что четырехразрядное слово не может содержать информацию, объем которой несколько миллионов бит, а именно такой объем необходим для того, чтобы описать образ человека, животного или какого-нибудь предмета.

Изучение того, как происходит работа с информацией в мозге, необходимо одновременно для решения двух проблем:

• понять, как работает центральная нервная система человека, что позволит лечить многие болезни на качественно новом уровне;

• использовать полученные знания для создания новых информационных устройств, которые могут быть построены на принципах, используемых человеческим мозгом при обработке информации.

Для того чтобы всесторонне изучать мозг, основной функцией которого является обработка информации, необходимо привлекать к этим исследованиям (кроме физиологов, биологов и медиков) также и специалистов по теории информации. В разд. «Информатика мозга» осуществлена попытка оценить то, как проводится работа с информацией в центральной нервной системе человека. Это попытка выдвинуть гипотезу, которая смогла описать движение и хранение информации в человеческом мозге. В разделе проводится анализ энергетики и формы представления информации и не затрагивается ее содержательная часть.

Материал названного раздела является статьей, которая была написана в 1990 году и опубликована в начале 1991 года. Мы сохранили все те обозначения, которые применялись в то время. В частности, сохранено и наименование ЦВМ, которое сегодня повсеместно заменено на «компьютер». Добавлены только сноски, позволяющие лучше понимать произошедшие изменения.