теория цифровой экономики. вся теория3. Цифровое государство цифровое и электронное государство, электронное правительство
 Скачать 7.61 Mb.
|
|
Глава 3. ЦИФРОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 3.1. История развития цифровых технологий Американские инженеры начали разработку цифровых технологий в середине ХХ века. Их методы были основаны на математических концепциях, предложенных немецким математиком XVII века Готфридом Вильгельмом Лейбницем, который предложил двоичную вычислительную систему. Его инновации вдохновили такие цифровые коды, как Американский стандартный код для обмена информацией (ASCII), который описывал объекты с помощью цифр. Цифровые технологии – это базовый процесс. Оцифрованная информация записывается в двоичном коде комбинаций цифр 0 и 1, также называемых битами, которые представляют слова и изображения. Цифровая технология позволяет сжимать огромное количество информации на небольших по размеру устройствах хранения, которые можно легко сохранять и транспортировать. Оцифровка также ускоряет скорость передачи данных. Цифровые технологии изменили многие сферы деятельности человека, способы общения между людьми, формы получения образования. Телекоммуникации передачи сообщений строятся на цифровых методах. В начале 1980–х годов усовершенствованная волоконная оптика дала толчок к развитию цифровых сетей связи. Цифровая технология заменила аналоговые сигналы для многих видов телекоммуникаций, например, для сотовых телефонов и кабельных систем. Аналого–цифровые преобразователи использовали импульсную кодовую модуляцию (ИКМ) для преобразования аналоговых данных в цифровые сигналы. По сравнению с аналоговыми передачами оцифрованные сигналы были менее искажены и могли легко дублироваться. В 1998 году премьера коммерческого цифрового телевизионного вещания состоялась в США. Спутники связи, известные как спутники прямого вещания (DBS), передавали сжатые цифровые сигналы зрителям, по нескольким сотням телевизионных программ. Другие формы цифровой информации, включая аудио программы, были переданы абонентам через спутник. На основании приказа федеральной комиссии по связи все широковещательные российские каналы начали переводиться на цифровые с января 2019 года. Цифровая печать с использованием технологий электрофотографии и форматирования данных изменила способ издания книг и журналов, сдачи документов в налоговую инспекцию и пенсионный фонд, а также оформление документов купли–продажи между организациями и т. д. Электронный числовой интегратор и вычислитель (ENIAC) долгое время считался первым электронным цифровым компьютером. В 1973 году суд вынес решение о нарушении патентных прав и объявил Джона В. Атанасова и Клиффорда Э. Берри из университета штата Айова изобретателями цифрового компьютера Atanasoff–Berry, и что ENIAC был основан на их дизайне (рис. 3.1).  Риc. 3.1. Д. В. Атанасов, К. Э. Берри и первый в мире электронный цифровой компьютер Atanasoff–Berry (состоял из более 300 электровакуумных ламп) В начале 2000–х цифровые компьютеры, начиная с ноутбуков и заканчивая интернет–сетями, были разных размеров и предназначались для различных типов задач. Суперкомпьютеры выполняли сложные математические вычисления, анализировали огромные объемы данных, которые можно было хранить в виде цифровой информации на пластиковых дисках, используя метод точечной записи: «1 и 0» с применением лазера. К началу 2000–х годов цифровые камеры трансфор мировали фотографию, записывая цвета и интенсивность света с помощью пикселей. Кроме того, цифровое сжатие изображений и видео было достигнуто за счет кодов, разработанных комитетом экспертов со всего мира «Объединённая группа экспертов по фотографии» (Joint Photographic Experts Group, JPEG), и экспертной группой по движущимся изображениям (Moving Picture Experts Group, MPEG), основанных в рамках совместной работы Международной организации по стандартизации (ISO) и Международной электротехнической комиссии (IEC) – двух международных организаций по стандартизации, штаб–квартира которых расположена в Женеве (Швейцария). Анимация часто оцифровывалась, когда некоторые фильмы и мультфильмы создавались исключительно с помощью компьютеров. Цифровая система передачи данных (DDBS) управляет воздушным движением. Цифровая рентгенография преобразует аналоговые сигналы рентгеновских лучей для создания цифровых изображений. Цифровые технологии изменили почти все аспекты современной жизни. Путешествия, работа, покупки, раз влечения и связь – это лишь некоторые из областей, которые были революционизированы в последние десятилетия. Сейчас редко можно найти электронное устройство или механизм, который каким–либо образом не использует цифровые технологии. Цифровые технологии означают, что устройства могут быть более компактными, быстрыми, легкими и более универсальными. Огромное количество информации может храниться локально или удаленно и перемещаться практически мгновенно. Даже термин «информация» расширился и включает в себя медиа: фотографии, аудио и видео, и больше не относится только к словам и цифрам. 3.2. Сферы применения цифровых технологий Сферы, где применение цифровых технологий улучшило работу: – социальная сеть; – скорость передачи данных; – «универсальная работа»; – возможности обучения; – автоматизация; – хранение информации; – редактирование; – точное дублирование; – GPS и картография; – транспорт; – низкая стоимость; – развлечения; – новости; – военное дело; – банковское дело и финансы; – минимизация размера. Рассмотрим более подробно улучшение работы в каждой сфере. 1. Социальная сеть Цифровые технологии позволяют легко оставаться на связи с друзьями, семьей и работать удаленно, даже если вы находитесь в другой части мира. Вы можете общаться с помощью слов, видео, аудио и обмениваться другими средствами массовой информации. Веб–сайты, приложения и программное обеспечение были созданы, чтобы помочь пользователям в общении. С социальными сетями, обменом сообщениями, текстовыми сообщениями, ноутбуками, планшетами и мобильными телефонами никто не должен чувствовать себя изолированным в цифровом мире. 2. Скорость передачи данных Скорость интернета увеличивается в геометрической прогрессии с первых дней коммутируемого доступа. Все более быстрая широкополосная связь позволяет практически мгновенно передавать большие объемы информации, передавать потоковое видео и аудио в режиме реального времени, отправлять большие файлы данных и получать доступ к данным через Интернет практически из любой точки мира. 3. «Универсальная работа» Характер работы был преобразован с помощью цифровых технологий. Расширение возможностей подключения означает, что многие люди теперь имеют гораздо больше возможностей для работы из дома, поскольку удаленная работа становится все более распространенным явлением. Многие виды работы теперь можно выполнить за сотни или даже тысячи километров без каких–либо трудностей, без необходимости присутствия всех работников в одном здании. Теперь возможны многие другие гибкие методы работы. 4. Возможности обучения Любой, кто имеет доступ к Интернету, имеет доступ к огромной доле мировых знаний через Интернет. Уроки и курсы можно изучать в режиме онлайн. Коммуникационный прогресс означает, что теперь можно легко общаться с большей частью населения мира и учиться непосредственно из источников – например, если изучать иностранный язык. Цифровые технологии также могут использоваться людьми с ограниченными возможностями, как в обучении, так и в трудоустройстве, что даем им равные возможности на рынке труда. 5. Автоматизация Цифровые технологии делают машины умнее. В некоторых случаях машинам больше не нужны люди, чтобы ими управлять, освобождая рабочих от часто скучных задач для более интересных занятий. Продукты и услуги дешевеют по мере развития технологий и становятся все более распространенными. Многие задачи теперь могут выполняться непосредственно клиентами, а не через посредника – например, при бронировании билета. 6. Хранение информации Цифровые технологии позволяют хранить большие объемы информации на носителях с небольшим объемом памяти. Большие объемы мультимедиа, такие как фотографии, музыка, видео, контактная информация и другие документы, можно переносить на устройствах внешне малых размеров – таких как мобильные телефоны. С физической точки зрения местоположение данных может находиться в Интернете, что позволяет получить к ним доступ с любого устройства, имеющего выход в глобальную сеть. Творческие возможности для редактирования видео и фотографий увеличились в геометрической прогрессии с появлением цифровых технологий. Технология является более доступной и простой в использовании, а то, что раньше требовало студии с дорогим оборудованием, теперь можно делать дома. 7. Редактирование Одно из больших преимуществ цифровых технологий по сравнению с традиционными технологиями заключается в том, что информацию легче редактировать или обрабатывать. Обработка текста привела к революции в редактировании документов. Редактирование видео, которое раньше требовало дорогих студий и оборудования, теперь можно выполнять на ноутбуке в любом месте земного шара. Теперь доступны все виды фотографических эффектов, а также возможность творчески изменять изображения. 8. Точное дублирование Одна из замечательных особенностей цифровых технологий заключается в том, что они обеспечивают точное дублирование информации. Например, вы можете написать рабочий отчет и отправить его по электронной почте нескольким получателям, или вы можете разослать несколько копий фотографий семье и друзьям. В области 3D–печати сейчас происходят прорывы в технологиях, которые, похоже, радикально преобразят наш мир. 9. GPS и картография Раньше, пытаясь найти дорогу, люди обычно обращались к бумажной карте, но цифровые в сочетании со спутниковой технологии преобразили путешествия. Сервисы GPS теперь могут точно определять местоположение человека, сообщать ему о пробках и перекрытиях дорог в режиме реального времени, а также предоставлять много актуальной информации – такой как время прибытия в пункт назначения, а также альтернативные маршруты. Если необходимо найти открытую заправочную станцию, аптеку и т. д., то с помощью цифровых технологий, сервисов GPS это сделать легко. 10. Транспорт Многие поезда и самолеты уже в определенной степени полагаются на цифровые технологии. Дорожные транспортные средства, такие как легковые и грузовые автомобили, станут полностью автоматизированными в недалеком будущем. Доступ к расписанию, а также бронирование билетов и мест в самолетах и поездах теперь часто происходит онлайн. В паспорта планируется внести цифровые чипы, которые будут хранить информацию, что позволит ускорить процесс регистрации и прохождения таможни и т. д. 11. Низкая стоимость Отправка электронной почты, общение через видео с семьей и бронирование в Интернете, как правило, ничего не стоят. Это предоставляет возможности для недорогого самообразования, создания бизнеса, покупки и продажи предметов или зарабатывания денег в Интернете. 12. Развлечения Вся индустрия развлечений радикально изменилась. Многие люди получают удовольствие от общения в социальных сетях или от компьютерных игр. Традиционные средства массовой информации также эволюционировали: телевидение и радиовещание стали цифровыми. 13. Новости Все больше людей получают новости в Интернете, или через веб–сайт, или через социальные сети. Даже традиционные средства массовой информации, такие как телевидение и радио, были оцифрованы. Люди имеют больше источников новостей, чем когда–либо, и большинство из них доступны 24 часа в сутки. Независимая и самостоятельная журналистика сейчас очень распространена, а также обычные люди, снимающие фото и видео на свои телефоны, могут выложить информацию в свободный доступ. 14. Военное дело В Вооруженных силах применяют «русские риперы» – ударные беспилотники большой дальности и «разведчики» – БПЛА, способные находить противника по радиоэлектронному излучению и с помощью радара. Аспекты работы аппаратов в боевых условиях: тактические приемы ведения разведки с помощью различных бортовых средств, порядок взаимодействия с заинтересованными родами войск, особенности технической эксплуатации комплексов в различных климатических условиях. Полученные данные обобщаются, всесторонне анализируются и вырабатываются рекомендации по применению комплексов в различных условиях обстановки. 15. Банковское дело и финансы Нет сомнений, что цифровизация привела к революции в финансовых вопросах. Онлайн–банкинг, осуществляемый с помощью ноутбука, планшета или телефона, теперь стал нормой. Теперь пользователи банка могут удаленно проверять свои входящие и исходящие платежи, а также организовывать денежные переводы и оплату счетов. Помимо банковской деятельности, другие финансовые вопросы, такие как покупка и продажа валюты и акций, могут решаться в режиме онлайн. 16. Минимизация размера С развитием технологий размеры техники все уменьшаются: вспомните громоздкие компьютеры–ЭВМ, полвека назад занимающие целые залы, и сравните с ними современные ноутбуки весом менее 3 кг. И с каждым годом стремление к минимизации повседневной техники не ослабевает, человек пользуется уже не магнитолами, а цифровыми плеерами размером с брелок, не дисками для записи информации, а маленькими флеш–картами, устанавливает не камеры наблюдения, а незаметные видеорегистраторы. Телефоны, которые мы носим с собой, – это, например, мини–компьютеры, которые позволяют осуществлять поиск информации в сети, работать в качестве калькуляторов, планировать поездки, снимать и воспроизводить фотографии, аудио и видео, игры, а также работать как телефоны и др. Технологии будущего Разработанные бизнесменами и учеными предварительные версии документов впервые были представлены на конференции «Цифровая индустрия промышленной России» (ЦИПР–2019) в Иннополисе. В нацпроекте «Цифровая экономика» выделяются девять «сквозных» цифровых технологий: «большие данные» (bigdata), нейротехнологии и искусственный интеллект системы распределенного реестра (блокчейн), квантовые технологии, новые производственные технологии, промышленный интернет, компоненты робототехники и сенсорика, технологии беспроводной связи (в частности, 5G), технологии виртуальной и дополненной реальности (VR и AR). Эти технологии считаются наиболее перспективными, их применение ведет к радикальным изменениям существующих рынков, а также к появлению новых. По каждой из технологий будет подготовлена отдельная дорожная карта. Согласно нацпроекту «Цифровая экономика», эти документы должны учитывать потребности ведущих компаний в области цифровой экономики. Каждая из крупных компаний, независимо от того, для чего она предназначена, инвестирует в технологии будущего. Технологические тенденции, которые меняют мир, приближают человека к новому искусственному измерению и благосостоянию. Технологические тенденции, которые развивают мир: – Искусственный интеллект Эта технология начала развиваться более 70 лет назад и основана на создании роботизированных систем, которые могут принимать решения так же, как и люди. Термин «искусственный интеллект» был придуман американским ученым–компьютерщиком Джоном Маккарты в 1956 году и озвучен во время Дартмутской конференции. Сегодня это общий термин, который охватывает всё – от автоматизации роботизированных процессов до современной робототехники. В последнее время он приобрел известность, в частности, благодаря большим объемам данных, увеличению скорости, размера и разнообразия данных, с которыми работают компании. Искусственный интеллект может более эффективно, чем люди, выполнять такие задачи, как определение закономерностей в данных. Первые ученые, которые работали над созданием технологии, о которой говорилось во многих фантастических романах, изучали функционирование человеческого мозга. Цель этого исследования состояла в том, чтобы иметь необходимые знания для создания компьютеров, которые работали бы подобно нейронным сетям мозга. Спустя более семи десятилетий компьютеры все еще не полностью копируют функции человеческого мозга. Аренд Хинце, доцент кафедры интегративной биологии и инженерии и компьютерных наук в Университете штата Мичиган, определил четыре типа искусственного интеллекта: 1. Реактивные машины. В качестве примера можно привести DeepBlue, шахматную программу IBM, которая победила Гарри Каспарова в 1990–х годах. DeepBlue может распознавать фигуры на шахматной доске и делать прогнозы, но он не имеет памяти и не может использовать прошлый опыт. 2. Ограниченная память. Эти системы искусственного интеллекта могут использовать прошлый опыт для формирования будущих решений. Некоторые из функций принятия решений в автономных транспортных средствах были разработаны таким образом. Наблюдения используются для информирования о действиях, которые произойдут в не столь отдаленном будущем. Эти наблюдения не хранятся постоянно. 3. Теория ума. Это психологический термин, относится к пониманию того, что у других есть свои убеждения, желания и намерения, которые влияют на принимаемые ими решения. Этот тип искусственного интеллекта еще не существует. 4. Самопознание. Возникновение искусственного сознания предполагает создание системы записи и почти вечного хранения информации на квантовом уровне – то есть на пространственно–временном промежутке без каких–либо вещественных носителей информационных массивов. Это означает, что человеку надо научиться записывать информацию в топологической структуре самого пространства или в глобальной виртуальной среде. Само сознательные машины понимают свое текущее состояние и могут использовать информацию, чтобы определить, что чувствуют другие. Этот тип искусственного интеллекта еще не существует. [9] – Виртуальная реальность Первоначально было трудно представить, что устройство виртуальной реальности имеет функцию, отличную от развлекательной. Сегодня виртуальная реальность вышла за рамки разработки развлекательных устройств: – это может помочь общению людей, которые разделены расстоянием; – это можно использовать при продаже товаров, предлагая клиентам более глубокое представление о товаре, который они хотят приобрести, посредством технологий виртуальной реальности; – может быть использована для преодоления фобий и других тревожных расстройств (рис. 3.2).  Риc. 3.2. Применение виртуальной реальности при преодолении тревожных расстройств – Blockchain Это построенная на основе определенного алгоритма цепочка блоков финансовых транзакций. По своей сути блокчейн представляет собой инструмент для хранения и передачи данных, который можно применять в любых сферах, а особенно в электронной коммерции; чем–то отдаленно такая технология напоминает старые бухгалтерские книги учета, только всё перенесено на электронные носители. Технология блокчейн приобрела за последнее время высокую популярность, а изначально она была создана исключительно для криптовалюты биткоин (риc. 3.3).  Риc. 3.3. Работа блокчейна на примере электронных денег Информация, содержащаяся в блокчейне, существует как общая и постоянно согласованная база данных. База данных блокчейна не хранится в одном месте. Это означает, что сохраняемые записи действительно общедоступны и легко проверяемы. – Нанотехнологии Эта технология включает создание и манипулирование материалами размером от 1 до 100 нанометров, то есть материалами, близкими по размеру к молекулам, которые невозможно увидеть человеческим глазом. С помощью этой технологии можно достичь наименьших размеров аппаратных средств, которых люди не могут достичь, применяя другие технологии. К настоящему времени миллиарды долларов были вложены в исследования в области нанотехнологий. Цель состоит в том, чтобы использовать эти технологии для производства энергии, для создания материалов, в разработке оружия и, особенно, в медицине. Использование нанороботов для лечения болезней, которые до сих пор неизлечимы, лишь вопрос времени. – Биотехнология Биотехнология часто используется для борьбы с болезнями, уменьшая негативное воздействие человеческой деятельности на окружающую среду, улучшая производство продуктов питания и использование экологически чистой энергии. В настоящее время существует более 250 препаратов, разработанных благодаря использованию биотехнологии. Компания, которая создает продукты с использованием биотехнологии, – Gilead Sciences. Её самый большой успех – это создание лекарства для борьбы с гепатитом С. Также выдающимися в области биотехнологии являются такие компании, как Amgen (AMGN), основной продукт которой – противовоспалительный препарат Embrel, и компания CELG, которая стала известна, благодаря лекарству от язвы толстой кишки. – Робототехника Это отрасль машиностроения, которая сочетает в себе машиностроение, электротехнику и вычислительную технику. Целью этой технологии является создание автоматических машин, которые работают под контролем людей, чтобы выполнять действия, подобные человеческим, или выполнять действия, которые человек не может выполнять. Сфера применения робототехники постоянно растет, ее используют как в военных целях, так и при выполнении некоторой работы по дому, для осуществления производственных операций и некоторых простых действий, которые могут быть автоматизированы. Компания iRobot выпускает робототехнику: роботысаперы, роботы–разведчики, робот–пылесос Roomba, моющий робот–пылесос Scooba. Компания Google осуществляет сборку роботов. Компании Boston Dynamics и SCHAFT в настоящее время работают над улучшением автомобиля, которому не нужен будет водитель. Многие другие компании рабтают над созданием роботизированных моделей. – Синтетическая биология Синтетическая биология объединяет несколько дисциплин: генетика, молекулярная биология, молекулярная инженерия и биофизика. Её целью является создание искусственных организмов, которые могут выполнять полезные функции для человека. Самой известной компанией, специализирующейся на этой технологии, является Intrexon, хотя есть также Gevo, Amyris или BioAmber. – Датчики Датчики из года в год облегчают жизнь человека. Функция этих устройств заключается в обнаружении изменений в физических или химических элементах. С их помощью можно измерить: интенсивность света, температуру, расстояние, ускорение, давление, крутящий момент, влажность, движение, PH ит. д. Датчики помогают человечеству меньше тратить время на мониторинг, они считывают сигналы, которые испускают устройства. Они используются в медицине, в различных областях техники, для наблюдения, для безопасности людей и для улучшения здоровья. Многие компании в настоящее время работают надтем, чтобы вывести на рынок самые функциональные датчики: инфракрасные, которые выполняют некоторые медицинские процедуры, датчики, которые превращают автомобили и промышленные машины в надежные устройства. – Беспилотные летательные аппараты Дроны – это самолеты, которые летают беспилотно и управляются дистанционном. Эти устройства обычно оснащены камерой и используются как для развлечения, так и для составления отчетов, в качестве инструмента наблюдения, для исследования районов, в которых человек подвергается большим рискам, для считывания информации с оборудования в труднодоступных для человека местах. С 2010 года французская компания Parrot монополизировала продажу дронов благодаря своей модели ARdrone. Но в начале 2016 года китайская компания DJI переместила Parrot на второе место по продажам этих устройств. Фантастические технологии, которые описывались в книгах и кино 10–20 лет назад, сегодня являются реальным фактом. – Квантовые вычисления Квантовые вычисления – это вычисления на устройствах с использованием механических квантовых явлений (квантовая суперпозиция, квантовая запутанность) для передачи и обработки данных. Квантовые компьютеры отличаются от двоичных цифрновых электронных компьютеров, работающих на основе транзисторов. В то время как обычные цифровые вычисления трибуют, чтобы данные были закодированы в двоичных разрядах (битах), каждый из которых всегда находится в одном из двух определенных состояний (0 или 1), квантовый расчет использует квантовые биты. Квантовый компьютер (в отличие от обычного) оперирует не битами (способными принимать значение либо 0, либо 1), а кубиками, имеющими значения одновременно и 0, и 1. |