Текст книги "Знакомьтесь, информационные технологии"

К рубежу веков стало очевидным, что дальнейшее развитие и расширение различных форм досуга; совершенствование производства и повышение производительности труда; повышение уровня и изменение образа жизни связаны с развитием информационных технологий и IT-бизнеса. При этом сами информационные технологии продолжают стремительно развиваться, вкладывая огромные средства в научные и проектные работы[19]19
  Только корпорация Intel тратит ежегодно более 2 млрд. долларов на научные и проектные работы. Затраты IBM примерно такие же.


[Закрыть]. В результате постоянно создаются новые аппаратные и программные продукты, которые могут быть использованы как в производстве и дома, так и в других сферах человеческой деятельности, например, в автомобилях. Иными словами, дальнейшие перспективы развития в настоящее время связываются с развитием IT-бизнеса.

Однако новые информационные продукты, методы, сервисы появляются так быстро, что компании «старой» экономики не знают и не могут реализовать все предоставляемые возможности[20]20
  До середины XX века новые продукты и методы создавались относительно медленно, а процесс внедрения растягивался на значительное время. Естественно производство и отдельные люди успевали определить, как они смогут воспользоваться нововведениями. При этом развитие в каждой предметной области происходило усовершенствованием средств и методов именно в данной области, что было понятно и привычно для специалистов.


[Закрыть]. Более того, те, кто занят разработкой программ и аппаратуры для информационных технологий, также не могут оптимизировать применение новых средств в «старой» экономике. Здесь должны действовать профессионалы именно в данной области. И такие специалисты есть – это сотрудники консалтинговых компаний.

Сегодня наблюдается новая тенденция: IT-компании выходят на рынок консалтинговых услуг. В августе 99-го практически одновременно совершили свои покупки Cisco Systems и Lucent Technologies. Первая в обмен на 19,9 % акций KPMG Consulting инвестировала в эту компанию свыше 1 млрд. долларов. Вторая выложила 3,7 млрд. долларов за американскую International Network Services Inc. (INS). Эта компания специализируется на обслуживании сетей передачи цифровых данных и на оказании консалтинговых услуг в этой области. В мае 2000 года французский системный интегратор Cap Gemini приобрел консалтинговое отделение Ernst & Young – Ernst & Young Consulting. Но еще раньше собственное консалтинговое подразделение – IBM Global Service – создала у себя IBM. Оборот консалтинговых услуг IBM превышает 9 млрд. долларов в год. Консалтинговое отделение IBM – крупнейшее в мире: оно больше, чем у любой из компаний «большой пятерки». Также давно имеется собственное консалтинговое отделение и Sun Microsystems. А после поглощения компании Digital Equipment Coip. (DEC) Compaq, среди многих других подразделений, получила и огромную консалтинговую сеть, действующую во всем мире.

Компания Hewlett-Packard (HP) – второй после IBM по оборотам производитель IT-техники, программ и услуг, ведет переговоры о приобретении консалтингового отделения аудиторской фирмы «большой пятерки» Pricewaterhouse Coopers (PwC). Предполагаемая сделка оценивается в 18 млрд. долларов. По словам представителей HP, эта сделка увеличит общий оборот компании на 15 %. На покупку этого подразделения также претендуют и другие компании, в том числе Microsoft.

Хотя переговоры между HP и PwC еще не закончены, уже строятся прогнозы о том, кто будет следующим в очереди на покупку консалтинговых фирм. Чаще всего называют Dell Computers, последнюю из крупных IT-компаний, еще не имеющую своего консультационного подразделения.

Основным мотивом приобретения консалтинговых компаний стал стремительный рост рынка услуг в этой области бизнеса. Обороты здесь растут на 70—130 % за квартал, и по данным Dataquest, этот рынок к 2002 году должен достичь отметки в 153 млрд. долларов.

Можно считать, что практически все крупнейшие IT-компании имеют (или планируют получить) консалтинговые подразделения, перед которыми стоит двуединая задача, – объяснить компаниям «старой» экономики как оптимизировать свой бизнес за счет применения новых и новейших информационных технологий, а также направить разработки «собственных» фирм на создание продуктов и услуг, максимально отвечающим интересам различных областей бизнеса.

Теперь становится понятным, почему именно IT-компании[21]21
  Многие компании, такие как Ford или General Motors значительно крупнее (по капитализации и прибыли), чем IT-фирмы.


[Закрыть] готовы вкладывать средства в консалтинговый бизнес – именно они создают средства, используемые практически всеми другими фирмами, и именно эти средства обеспечивают в настоящее время значительное продвижение в экономике.

Очевидно, что еще не менее 10–15 лет[22]22
  В стремительно изменяющемся мире трудно делать долговременные прогнозы: возможно через 10 лет максимальный вклад в развитие будут оказывать биотехнология, генная инженерия или высотемпературная сверхпроводимость.


[Закрыть] именно информационные технологии будут оказывать наибольшее влияние на различные стороны жизни и бизнеса. И потому продукция IT-бизнеса будет востребована. По данным последнего исследования International Data Corp., в 2001 году затраты на информационные технологии превысят 1 трлн. долларов, из них 70 млрд. долларов составит доля азиатско-тихоокеанского региона (не считая Японию). Такой рост будет, прежде всего, вызван развитием электронного бизнеса. Инвестиции в информационные технологии и в Internet-коммерции превысят 500 млрд. долларов, а в беспроводной Internet-коммерции – 1 млрд. долларов.

Можно указать два основных канала потребления IT-продукции:

• IT-изделия, программы, услуги для конечного пользователя;

• IT-продукты, используемые как производственные средства.

Ясно, что первое направление будет продолжать развиваться в указанный период. И скорость развития будет выше, чем в «старой» экономике, т. к. до насыщения информационными средствами (в отличие от продуктов, произведенных традиционной экономикой) пока еще далеко.

Можно указать наиболее перспективные IT-направления, развитие которых будет проходить с максимальным ростом. Это мобильная связь, в том числе с доступом к глобальным и локальным информационным сетям, системы для отдыха и развлечений, системы, условно называемые «интеллектуальный дом» (автоматизация и управление домашними системами), а также конвергенция компьютеров и различных устройств и приборов. И за все это люди платят уже сегодня, а завтра, с увеличением как свободного времени, так и возможностей выделения больших средств на развлечения и повышение комфорта, будут платить еще больше.

В «старом» производстве информационные технологии позволяют уменьшить сроки и стоимость разработок[23]23
  Новый Ford Mondeo (2000-го года) полностью разработан и реализован в металле без использования бумажных чертежей – только с использованием информационных технологий. В результате вместо трех лет, необходимых для обычного проектирования, машина была создана за 24 месяца.


[Закрыть], сократить транзакционные расходы[24]24
  General Motors group, применяя в своем бизнесе блочные схемы с использованием инструментов Сети, таких как автоматизация складов, единая система закупок, заказов, контроля и т. д., обеспечила в 1999 году экономию расходов, считая увеличение прибыли, порядка 50 млрд. долларов.


[Закрыть], повысить общую производительность. Естественно, дополнительная прибыль достается фирмам, производящим товары. Но для того чтобы получить эту прибавку, необходимо использовать (приобрести) продукцию IT-бизнеса.

Однако не всем направлениям информационного бизнеса можно предрекать дальнейшее развитие. Internet-магазины конечно позволяют выбрать многие виды товаров и даже заказать и оплатить их. Но получать придется все же в реальном пространстве[25]25
  Иное дело информация как товар – она может быть доставлена непосредственно по Сети. Подробнее об этом написано в статье «Организация оплаты информационных товаров и услуг».


[Закрыть], а индивидуальная доставка существенно повышает стоимость товара. Более того, выбрать фрукты, рыбу, мясо и многое другое можно только внимательно посмотрев на товар, потрогав его руками и т. д. А в Сети – это сложно. Да и одежду трудно выбрать сидя дома. Потому и услугами Internet-магазинов пользуются не так много покупателей. И, несмотря на всеобщую эйфорию, это начинают понимать многие. В результате акции Internet-компаний должны были упасть. И это произошло.

Следует учесть, что идеи в IT-бизнесе очень быстро реализуются. Так, компания Image Twin сконструировала трехмерный сканер, позволяющий за 12 секунд измерить все параметры человека, необходимые для заказа одежды. Результаты измерения человек может получить на руки или же сканер сам отправляет эти данные на один из серверов Сети, тем самым сделав их общедоступными. В течение 2001 года компания планирует установить до 50 сканеров (выполненных в виде автоматических киосков) в крупных универмагах Нью-Йорка, в частности в Brooks Brother. Теперь можно заказывать одежду через Internet, не бояться получить неподходящую по размерам вещь. А фасон можно выбрать в Сети уже сегодня, внимательно, со всех сторон рассмотрев себя (свой образ, конечно) на экране монитора.

* * *

Таким образом, потребность в продукции IT-бизнеса есть, и эта потребность в обозримом будущем будет только увеличиваться. Но капитализация IT-компаний будет все больше определяться реальной прибылью, а не абстрактными ожиданиями будущих сверхвысоких доходов. А реальная прибыль достаточно не велика и мало чем отличается от успешных фирм «старой» экономики. Да и то только у реальных производителей аппаратуры и программного обеспечения. А собственно Internet-компании и вовсе бесприбыльны. И этот факт сегодня осознан практически всеми. Естественно должна произойти коррекция реальной стоимости акций компаний «новой» экономики. Нужен был только повод. И проблема с выбором Президента США стала таковым. Можно считать, что наступает период, когда «новая» экономика начинает восприниматься как «старая», уступая место «самой новой».

Глава 2
Компьютеры. Вчера, сегодня, завтра

Компьютерам немногим более 50 лет, и за этот период они совершили огромную трансформацию. Изменения коснулись практически всех характеристик этих, наверное, самых значимых устройств информационной эры: они стали более быстродействующими и меньшими по размерам, запоминают больше информации и меньше потребляют энергии, значительно надежнее и существенно тише. Естественно, возможности современных (даже самых простых компьютеров) много больше, чем потенциал суперкомпьютеров середины века. И тем не менее они сохранили многие общие черты. В том числе, они все также работают в двоичной системе. У них те же основные элементы (узлы): процессор, осуществляющий преобразование информации, память, предназначенная для хранения информации, и коммуникационные устройства, служащие для ввода и вывода информации. И хотя в начале 50-х годов процессор занимал несколько больших шкафов, а сегодня – только 20 % от кристалла размером 1x1 см², оба они выполняют преобразования информации. Изменилась и память: вместо медленной ферритовой памяти объемом в единицы килобайт, занимающей также несколько шкафов, в современных компьютерах используется полупроводниковая память, в которой на одном кристалле хранятся десятки мегабайт данных. Стоит отметить, что в начале «компьютерной эры» байты были разные, содержащие 7 или 8 бит. Ушли в прошлое и перфокарты – основное средство для ввода информации в компьютер, и АЦПУ – алфавитно-цифровое печатающее устройство, позволяющее выводить данные на печать. Дисплей же, клавиатура, гибкий диск, мышь – значительно моложе компьютера. И изменения продолжаются: компьютеры становятся еще меньше, еще мощнее, еще удобнее.

Первые компьютеры не назывались «мини» или «супер», это были просто компьютеры – самые мощные и единственные устройства, предназначенные для «большого счета». Позже, по мере развития, компьютеры стали ориентироваться на выполнение различных задач и, соответственно, стали появляться различные виды компьютеров, отличающиеся в первую очередь по мощности (и, естественно, по цене). Сегодня можно говорить о трех больших группах компьютеров.

• Суперкомпьютеры, предназначенные для решения задач, требующих огромных вычислений, например расчеты космических полетов. К этой же группе относятся и серверы – компьютеры, предназначенные для «обслуживания» других компьютеров в различных вычислительных сетях. Серверы могут иметь разную производительность, и самые мощные из них приближаются к суперкомпьютерам.

• Персональные компьютеры, которые могут работать самостоятельно или в составе сети. В свою очередь, персональные компьютеры конструктивно делятся на две группы – настольные и переносные. В зависимости от размера, переносные компьютеры принято называть: Laptop (наколенный компьютер) – массой 5–7 кг, Notebook (размером с книгу) – массой 2–4 кг, Subnotebook – массой менее 2 кг.

• Мобильные компьютеры, или персональные помощники (PDA – Personal Digital Assistant), умещающиеся в кармане и всегда находящиеся под рукой.

Каждая из групп развивается самостоятельно и тенденции развития у них индивидуальные. В данной главе рассматриваются перспективы развития суперкомпьютеров и персональных компьютеров, после чего дается прогноз для мобильных устройств.

Основные блоки современного компьютера – процессор, память, коммуникационный узел – стали столь малы, что могут размещаться на одном кристалле. Естественно, человеку неудобно работать с компьютером, у которого нет устройств ввода и вывода информации – клавиатуры, мыши, дисплея, динамиков, но различные технические устройства прекрасно работают с такими компьютерами. Стоимость однокристалльных компьютеров не велика – до 10 долларов. Поэтому если встроить их в домашние устройства или станки, игрушки или автомобили, их стоимость изменится совсем незначительно, но они приобретут новые качества, станут интеллектуальными, способными на принятие самостоятельных решений и на интерактивное общение с человеком. Именно потому, что малые денежные затраты позволяют получить новые качества, мы сегодня наблюдаем процесс активного объединения компьютеров и домашних устройств.

Наверное, наиболее заметные изменения произошли с базовым ядром компьютера – процессором. Даже появился закон, определяющий скорость развития процессоров, – закон Мура. Закон Мура, сформулированный одним из основателей Intel Гордоном Муром (Gordon Moore), гласит, что количество транзисторов на процессоре будет удваиваться каждые 18–24 месяца, что будет вызвано уменьшением их размеров. Большее количество транзисторов ведет к пропорциональному увеличению производительности. К 2010 году микропроцессоры будут содержать примерно 400 млн. транзисторов. Такие процессоры будут работать при напряжении ниже одного вольта. Пока этот закон действует.

Именно процессор определяет основные «способности» компьютера. Несколько типов процессоров определили направления развития компьютеров.

Сегодня прошла эйфория ожидания массового появления роботов на работе, в магазинах и дома. И хотя разговоров про роботов стало меньше, реальных решений – больше. И эти решения основаны на мощном и непрекращающемся развитии компьютеров и программного обеспечения для них. Современные игрушки сегодня базируются на мощных однокристалльных компьютерах, значительно более производительных, чем персональные компьютеры десятилетней давности. Достаточно только познакомиться с игрушечными собаками Aibo от Sony или Dog.com от японской компании Тоту Со. Как и Aibo, более простая Dog.com способна в соответствии с одним из 16 заложенных шаблонов (плохой мальчик, хороший мальчик и т. п.) разговаривать, со временем обучаться и менять свою личность.

Эти умные игрушки сегодня уже не только развлекают малышей, но и обеспечивают уход и контроль состояния одиноких стариков, самостоятельно вызывая врача в том случае, если старик не «поговорил» со своей игрушкой в течение определенного времени. Выпуская и продавая такие игрушки, ведущие фирмы отрабатывают новые приемы и способы общения человека с «умными» приборами. Спокойно, без ненужных разговоров идет движение к реальным роботам, которые уже управляют стиральными и швейными машинами, микроволновыми печами и холодильниками. Просто мы, непосредственно участвуя в этом движении (например, покупая интеллектуальную стиральную машину или процессорную игрушку), не замечаем приближения новой эры.

И сегодня нет оснований полагать, что проникновение компьютеров и процессоров во все новые сферы нашей жизни прекратится. С каждым днем они становятся все меньше и мощнее, а значит, можно будет решать новые задачи, которые сегодня кажутся невыполнимыми. Именно вопросам развития компьютеров и процессоров посвящены разделы данной главы.

• Разд. «Предел для компьютера» позволяет ответить на вопросы о пределах развития персонального компьютера, специфике представления видео– и звуковой информации, а также в нем определяются направления дальнейшего развития PC.

• В разд. «Суперкомпьютеры – все мощнее и все дешевле» рассматриваются современные суперкомпьютеры и выявляются тенденции их развития. Одновременно исследуются основные области применения этих устройств.

• «…и компьютер превращается, превращается, превращается…». Программное управление бытовыми устройствами – от игрушек до сложных систем охраны и управления дома – придало всем этим изделиям новые качества. И во многих из них угадываются черты скрытого компьютера. Выявлению роли компьютера в повседневной жизни посвящен этот раздел.

• Разд. «Микропроцессоры – невидимые труженики» дает представление о тенденциях развития процессоров, истории их развития и структуре. Одновременно определяется взаимосвязь между отдельными группами компьютеров и классами процессоров.

Представленные материалы позволяют понять, как изменяются процессоры и компьютеры, что они могут делать сегодня и чего стоит ожидать нам завтра.

Предел для компьютера

Извечные русские вопросы «Кто виноват?» и «Что делать?» в наше время задаются все реже. Вместо них звучат новые вопросы: «Что выгоднее?», «Что эффективнее?», «Кому необходимо?», «В чем перспектива?» И чем актуальнее тема, тем чаще звучат эти вопросы. Сегодня на развитие рынка наиболее активно влияют информационные технологии, сердцевина которых– компьютер. Потому вопросы, связанные с перспективой развития компьютерной техники, являются крайне актуальными, и ответы на них могут существенно повлиять на оценки и перспективы развития рынка высоких технологий и, следовательно, рынка в целом. При этом, естественно, необходимо найти ответ на один из основных вопросов…

Для любого вида техники можно указать два предела, которые ограничивают его развитие: технологический и органолептический. Технологические пределы определяются фундаментальными законами физики. В частности, не может быть создан двигатель, КПД которого был бы больше 100 %. Органолептические пределы зависят от физиологических возможностей человека. Так, самолет, способный обеспечить ускорение в 100 g, принципиально может быть создан. Однако это ускорение приведет к гибели пилота и потому создание такого самолета бессмысленно. Аналогичные пределы можно указать и для компьютерной техники.

Технологический предел определяется скоростью света в вакууме, которая составляет 300 тысяч км/с. Иными словами, за одну секунду фотон перемещается на 0,3х10⁹ м. Электрон в веществе не может двигаться с большей скоростью. При частоте работы процессора 1 ГГц за один такт фотон переместится на 300 мм. Расстояние, которое проходит импульс в современном процессоре, может измеряться десятками миллиметров (площадь кристалла процессора более 100 мм²). Этот импульс несет не только информационное содержание, но и энергию, используемую, в первую очередь, для переключения триггера. Как следствие, реальный электрический импульс должен иметь ненулевую длительность. Все эти ограничения приводят к тому, что реальная частота работы процессора вряд ли превысит 10 ГГц. Отдельный транзистор уже работает на значительно более высоких частотах, но без реального перемещения импульсов в пространстве.

Таким образом, можно говорить о физической границе частоты работы процессоров. Конечно, будет совершенствоваться структура процессора, расширяться кэш-память. Уже появились многопроцессорные кристаллы – IBM объявила о выпуске процессора Power 4, здесь на одном кристалле находятся два процессора. Тем самым сокращается длина пути электрона внутри процессора, а повышение производительности обеспечивается за счет параллельной обработки данных.

* * *

Технические ограничения в развитии компьютеров стали ясны.

Но необходимо поставить и другой вопрос.

Необходимо оценить и предел, связанный с возможностями восприятия человеком информации. Уже есть одна область цифровой техники, в которой такой предел достигнут. Это – цифровой звук. Достаточно давно звук представлен в 16-битном формате. И, несмотря на многократно возросшие технические возможности, не намечается перехода на 32-битный звук. Причина только одна – получаемый звук обеспечивает максимально возможное для человека качество звучания. Предел достигнут.

Однако с видеоинформацией ситуация существенно отличается. Самое высокое качество изображения обеспечивает сегодня монитор компьютера. Для качества выводимой информации принципиальное значение имеет размер минимального элемента (пиксела), из набора которых формируются все изображения, и частота восстановления изображения на экране. У лучших мониторов размер пиксела – 0,2 мм, что позволяет выводить на 17-дюймовый экран до 1200 строк. Размер пиксела определяет «гладкость» картинки – чем меньше точка, тем четче картинка. Но даже 1200 строк позволяют заметить на экране и строки, и точки в строке.

Второй важный параметр – частота восстановления (регенерации) экрана – связан с особенностью работы электроннолучевой трубки (ЭЛТ) – основа почти всех современных телевизоров и мониторов. На экране ЭЛТ с помощью управляемого пучка электронов обеспечивается свечение одного пиксела, который светится только то время, пока на него подаются электроны. Таким образом, картинка на экране формируется последовательным «зажиганием» отдельных пикселов. После этого пиксел некоторое время продолжает светиться (так называемое послесвечение), которое не может быть слишком долгим, иначе на экране будет сохраняться «след» от предыдущего изображения. Человеческий глаз устроен так, что картинка воспринимается неподвижной (без эффекта мелькания) в том случае, если частота повтора не ниже 16 Гц. Чем чаще, тем лучше. В современных телевизорах частота – 25 кадров в секунду (50 полукадров). В лучших телевизорах каждый кадр повторяется дважды, но находится на экране в течение вдвойне меньшего времени. Такой телевизор обеспечивает частоту 50 Гц (называется 100-герцовым, т. к. за одну секунду показывается 100 полукадров). Хорошие мониторы позволяют регенерировать экран 120–150 раз в секунду (современные мониторы работают с частотой регенерации не менее 70 Гц), а на экран выводится весь кадр.

Другой вариант мониторов – жидкокристаллические (ЖК) постепенно вытесняют ЭЛТ: они позволяют получить существенно иные потребительские качества. ЖК панели работают в отраженном свете или на просвет: после того, как жидкий кристалл, представляющий собой пиксел, становится прозрачным (или непрозрачным), он остается таким, пока не будет подана команда на смену его состояния. Потому для ЖК-мониторов нет необходимости увеличивать частоту регенерации. Важна только скорость смены (обновления) картинки на экране, чтобы все пикселы за минимальное время, порядка 0,01 секунды, приняли необходимое состояние. Вторая особенность ЖК – потенциальная возможность существенного уменьшения размера жидкого кристалла. В течение 90-х годов развитие техники и технологии ЭЛТ позволило уменьшить размер пиксела менее чем на 30 %: с 0,31 до 0,2 мм. Дальнейшие перспективы также не обещают их заметного уменьшения. Иное дело – интегральные технологии, применяемые при производстве ЖК-панелей. В 1999 году IBM объявила о начале производства ЖК-мониторов с пикселом размером 0,125 мм (200 пикселов на дюйм), т. е. практически в два раза меньше, чем у хороших ЭЛТ. И это не предел – размер точки может быть еще уменьшен. Фирма IBM начала выпускать монитор, основанный на технологии Roentgen, который сама IBM классифицирует как quad SXGA, имеет 5,2 млн. пикселов (2560x2048) и разрешение в 200 пикселов на дюйм. Такие параметры могут понадобиться, например, в медицине при исследовании оцифрованных рентгеновских снимков – отсюда и название монитора. Вслед за IBM и другие компании начали выпускать новые мониторы. Так, Toshiba анонсировала выпуск первого 10,4-дюймового дисплея, поддерживающего разрешение до 1600x1200. Размер пиксела составляет 0,132 мм, а плотность – 192 точки на дюйм. В матрице используется кристаллический кремний, что повышает скорость прохода электронов через транзисторы, и, как результат, повышаются яркость и четкость изображения. Новые мониторы не позволяют с расстояния 20 см увидеть отдельные точки на экране – картинка воспринимается как цельная – человеческий глаз не фиксирует отдельный пиксел. Отличие изображения на новом мониторе от стандартного ЭЛТ такое же, как отличие документов, напечатанных на лазерном и на матричном принтерах.

Можно считать, что и здесь достигается органолептический предел, и дальнейшее улучшение качества изображения не будет фиксироваться человеком.

* * *

Что и как может сообщить компьютер – понятно. Теперь надо донести до него информацию. И тут придется ответить на следующий вопрос.