Реферат: Современные технологии

Информационные технологии. Реферат – 2003г. Источник: http://www.infobalt.narod.ru/

Этот текст колонтитулов легко может быть удалён
Современные технологии
В ХХ в., особенно со второй его половины, произошло появление ряда новых технологий: биотехнология органического синтеза искусственных веществ с заданными свойствами, технология искусственных конструкционных материалов, мембранная технология искусственных кристаллов и сверхчистого вещества, лазерная, ядерная, космическая технологии и, наконец, информационная технология.
^ Информационная технология.
Подлинная информационная революция связана, прежде всего, с созданием электронно-вычислительных машин в конце 40-х годов XX века, и с этого же времени исчисляется эра развития информационной технологии, материальное ядро которой образует микроэлектроника. Микроэлектроника формирует элементную базу всех современных средств приема, передачи и обработки информации, систем управления и связи. Сама микроэлектроника возникла первоначально именно как технология: в едином кристаллическом устройстве оказалось возможным сформировать все основные элементы электронных схем.

Важным свойством информационной технологии является то, что для нее информация является не только продуктом, но и исходным сырьем. Более того, электронное моделирование реального мира, осуществляемое в компьютерах, требует обработки неизмеримо большего объема информации, чем содержит конечный результат.

Электронное моделирование становится неотъемлемой частью интеллектуальной деятельности человечества. Сопоставление «электронного мозга» с человеческим привело к идее создания нейрокомпьютеров - ЭВМ, которые могут обучаться. Нейрокомпьютер поступает так же, как человек, т.е. многократно просматривает информацию, делает множество ошибок учится на них, исправляет их и, наконец, успешно справляется с задачей. Нейрокомпьютеры применяются для распознавания образов, восприятия человеческой речи, рукописного текста и т.д.

Каждый успешный шаг на этом пути помогает людям понять механизм процессов, лежащих в основе нашей психики и интеллекта. Этот путь и может привести от микротехнологий к нанотехнологии и наносистемам, что пока относится к области научной фантастики.

Рождение новых технологий всегда носило революционный характер, но, с другой стороны, технологические революции не уничтожали классических традиций. Каждая предшествующая технология создавала определенную материальную и культурную базу, необходимую для появления последующей. Каждая смена поколений средств информационной техники и технологии требует переобучения и радикальной перестройки инженерного мышления специалистов, смены чрезвычайно дорогостоящего технологического оборудования и создания все более массовой вычислительной техники. Это установление постоянных эволюционных темпов носит весьма общий характер, тем более что передовая область техники и технологии определяет характерный ритм времени технического развития в целом.

Информационная технология обладает интегрирующим свойством по отношению как к научному знанию в целом, так и ко всем остальным технологиям. Она является важнейшим средством реализации, так называемого формального синтеза знаний. В информационных системах на компьютерной базе происходит своеобразный формальный синтез разнородных знаний. Память компьютера в таких системах представляет собой как бы энциклопедию, вобравшую в себя знания из различных областей. Эти знания здесь хранятся и обмениваются в силу их формализованности. Наметившееся расширение возможностей программирования качественно отличных знаний позволяет ожидать в ближайшей перспективе существенную рационализацию и автоматизацию научной деятельности. Вместе с тем внедрение науки в качестве фундаментальной основы в современные технологии требуют такого объема и качества расчетно-вычислительной деятельности, которая не может быть осуществлена никакими традиционными средствами, кроме средств, предлагаемых современными компьютерам.

Особая роль отводится всему комплексу информационной технологии и техники в структурной перестройке экономики в сторону наукоемкости. Объясняется это двумя причинами. Во-первых, все входящие в этот комплекс отрасли сами по себе наукоемки (фактор научно-теоретического знания приобретает все более решающее значение). Во-вторых, информационная технология является своего рода преобразователем всех других отраслей хозяйства, как производственных, так и непроизводственных, основным средством их автоматизации, качественного изменения продукции и, как следствие, перевода частично или полностью в категорию наукоемких.

Связан с этим и трудосберегающий характер информационной технологии, реализующийся, в частности, в управлении многих видов работ и технологических операций. Информационная технология сама создает средства для своей эволюции. Формирование саморазвивающейся системы - важнейший итог, достигнутый в сфере информационной технологии.


^ Безпроводная связь.

Важнейшей составляющей информационных технологий является связь т. е. способы коммуникаций между людьми для передачи всё возрастающих объемов информации.

Пройдет несколько лет – и теперешние персональные средства связи покажутся нам такими же устаревшими, как телефонные аппараты с круглым диском или пишущие машинки. В чем бы вы не нуждались – в электронной почте, радиотелефоне или оперативной информации – все связующие нити, а точнее средства связи будут у вас под рукой. Возможность мгновенной передачи информации станет столь же естественной, как воздух, которым мы дышим

С внедрением сотовых радиоте­лефонов процесс создания мира беспроводной связи уже начался. В настоящее вре­мя технические новинки и принци­пиально новые сети связи преобразо­вывают традиционные средства ком­муникации.

Полтора десятка лет назад, на заре эры сотовых радиотелефонов, исследователи рынка из компании American Telephone &, Telegraph предсказыва­ли, что к концу XX в. в США будет находиться в пользовании около 900 тыс. переносных радиотелефонов. Это количество радиотелефонов в стране уже в двенадцать раз превы­сило ожидаемое.

Столь быстрое распространение сотовых телефонов в Америке, — а затем и во всем мире — породило новую отрасль промышленности с объемом доходов, превышающим 15 млрд долларов. В настоящее время созданы новые технологии, такие, как цифровые сотовые и персональ­ные коммуникационные сети (PCN), благодаря которым возможен скач­кообразный рост рынка беспровод­ной связи в нынешнем XXI столетии. После периода серьез­ной недооценки значения наступаю­щих перемен AT&T и другие гиганты в области связи, производства компь­ютеров, бытовой электроники и ин­формационных услуг устремились на новый рынок с неистовством новообращенных.

В ближайшие несколько лет мно­жество компаний, начиная с AT&T и IBM и кончая L.M. Ericsson и Matsushita Electrical Industrial, вло­жат миллиарды долларов в строи­тельство нового мира беспроводной связи. Motorola Inc. ищет партнеров для финансирования про­граммы Iridium по созданию спутни­ковой системы стоимостью 3,8 млрд долларов, которая позволит осущес­твлять беспроводную связь по всему миру. А два консорциума компаний с большими финансовыми возмож­ностями — Ardis и Ram Mobile Data — создают национальные беспровод­ные сети для передачи данных.

Тем временем более 100 фирм и групп, включая владель­цев сетей кабельного телевидения, обратились в Федеральную комис­сию по средствам связи за лицензией на создание персональных коммуни­кационных сетей (ПКС). Это новый этап в развитии сотовой связи. ПКС имеют микросотовую структуру, и каждая сеть включает в себя сотни передатчиков для сплошного охвата радиосигналами всей территории, причем пропускная способность этих сетей более чем в 20 раз выше, чем у обычных. Карманные телефоны ПКС будут стоить дешевле сотовых радио­телефонов и могут служить в качест­ве обычного телефона со шнуром в помещении и переносного — вне его.

Судя по стреми­тельному росту популярности сото­вых радиотелефонов, переход на беспроводные средства связи являет­ся значительно более важным собы­тием, чем предполагалось 15 лет назад. Кавнер и другие энтузиас­ты утверждают: не исключено, что перемены будут поистине грандиоз­ными, сопоставимыми по значимос­ти разве что с переходом от газового светильника к электрической лам­почке, от паровоза — к лайнеру или от первых ЭВМ — к современному ПК. "Прошедшее столетие было ве­ком проводной связи, — отмечает Томас Уилер, президент Ассоциации владельцев средств сотовой связи. — Нам же удалось осуществить прорыв в век беспроводной связи".

Подобные оптимистические вы­сказывания должны бы вселять уве­ренность в том, что ввод в эксплуата­цию новых сетей не доставит нам особых хлопот. Однако переобору­дование теперешних аналоговых со­товых сетей на цифровую техноло­гию, без сомнения, обойдется в миллиарды долларов и продлится не один год.

Вероятно, ныне наиболее важно решить наконец вопрос о воздейст­вии радиотелефонов на здоровье человека. Недавно компании-произ­водители сотовых сетей были не на шутку встревожены сообщениями о том, что использование сотовых ра­диотелефонов может быть причиной возникновения рака головного моз­га. И хотя пока нет сколь-нибудь убедительных доказательств связи между радиоволновым излучением и возникновением той или иной фор­мы рака, панические настроения потребителей по поводу радиотеле­фонов заставляют компании спешно искать аргументы в подтверждение того, что карманные телефоны и компьютеры типа laptop в сочетании с беспроводными модемами безопас­ны для здоровья. "Неужели вы думаете, что наши напуганные слу­хами клиенты, которые уже боятся держать радиотелефон возле уха, рискнут положить прибор с радиопе­редатчиком себе на колени?!" — комментирует события руководитель одной компании по производству компьютеров.

Существует и другой немаловаж­ный аспект внедрения новейших тех­нологий: потребители буквально за­валены проспектами и каталогами, поступающими по почте, всякими сообщениями, получаемыми по фак­су; они устали от постоянных теле­фонных звонков с предложениями что-либо купить и скорей всего будут склонны возражать против еще од­ного вида связи, тем более работаю­щего по принципу "Всегда и в любом месте". Кроме того, введение подо­бного новшества сопряжено с про­блемой, касающейся неприкосновен­ности личной жизни. Чтобы напра­вить запрос на ваш карманный ра­диотелефон, персональная телефон­ная сеть должна знать, где вы находитесь. А пользователи сотовых телефонов уже сегодня обеспокоены тем, что их подслушивают с по­мощью специального полицейского радиооборудования для перехвата телефонных переговоров. (Проекти­ровщики, правда, утверждают, что при использовании цифровых сото­вых систем это невозможно.)

Тем не менее рынок для беспроводного чуда уже есть — в нем нуждаются менеджеры и различ­ного рода специалисты из тех, кто стал первым покупателем сотовых радиотелефонов, как только те поя­вились. Свободные от пут компь­ютерных проводов, менеджеры смо­гут без помех следовать сумасшедше­му графику деловых поездок, про­должая выполнять профессиональ­ные обязанности, как если бы они находились у себя в офисе. Повсю­ду, даже в самолете, они получат возможность отправлять сообщения по факсу, пользоваться электронной почтой и просматривать информа­цию, хранящуюся в удаленных компьютерах.

Беспроводная технология нужна не только "белым воротничкам". Благодаря передаче самой свежей информации вне зависимости от мес­тонахождения получателя термина­лы беспроводной передачи данных в корне изменят формы работы не только занятых в сфере обслужива­ния, но и производственных рабо­чих. Ремонтники, например, будут иметь постоянный доступ к складам запасных частей. А в штаб-кварти­рах корпораций беспроводные компь­ютерные сети позволят беспрепятственно перемещать компьютеры из одного помещения в другое.

Использование беспроводной свя­зи возможно даже при эксплуатации традиционного оборудования. Кро­хотные радиопередатчики на грузо­вых железнодорожных контейнерах и автоприцепах помогут грузоотпра­вителям контролировать прохожде­ние грузов по территории страны и за рубежом. Экономически целесо­образной может оказаться установка передатчиков на автоматы по прода­же напитков, с тем чтобы с наиболь­шей точностью подсчитать, сколько банок того или иного напитка необ­ходимо доставить.

"Существует веский аргумент в пользу беспроводной технологии: повышение производительности" — таково мнение Джорджа Фишера, председателя правления компании Motorola. На фирме Pitney Bowes Inc., например, каждый из 3500 ремонтников копировальных машин имеет сейчас при себе терминал беспроводной передачи данных включенный в сеть Ardis – совместного предприятия Motorola и IBM. Это оборудование позволяет своевременно уведомить работников о содержании очередного заказа и местонахождении клиента и поставлять из базы данных необходимую информацию, например о последнем ремонте или наличия запчестейк. Теперь техники заранее получают необходимые данные, и если они нуждаются в какой либо запчасти со склада, то могут заказать ее через систему Ardis. Мартин подсчитал, что благодаря введению новых средств связи производительность труда увеличилась на 12—15% и улучшилось качество обслуживания заказчиков. Но здесь немаловажен вопрос цены: новая система связи обошлась фирме в 130 млн долла­ров, включая стоимость компьютери­зованного диспетчерского центра.

Пока лишь не­многие энтузиасты согласны раско­шелиться, оплачивая преимущества беспроводной связи, и среди них два гиганта посылочной службы. Компа­ния Federal Express Corp. создала свою собственную сеть, a United Parcel Service of America недавно организовала национальную сеть, объединив отдельные сотовые теле­фонные сети. Когда же стоимость беспроводных сетей снизится, тыся­чи компаний последуют их примеру.

Похоже, деловая Америка готова принять новую технологию. Опрос 3500 высших руководителей корпо­раций, проведенный компанией Deloite & Touche, показал, что из них более 90% ожидают роста эф­фективности производства к середи­не 90-х гг. благодаря внедрению систем беспроводной связи. Натан Мирволд, вице-президент Microsoft Corp., разрабатывающей програм­мное обеспечение, считает, что ры­нок устройств для беспроводной пе­редачи данных равен по величине рынку персональных компьютеров, на котором сейчас продается 30 млн единиц ежегодно.

Однако прежде, чем возникнет массовый рынок, следует преодолеть ряд препятствии и в технологии, и в мар­кетинге. Наиболее важные технические решения касаются пе­рехода с аналоговых на цифровые сотовые сети. Так, при преоб­разовании человечес­кого голоса в компь­ютерный код в том же самом интервале диапазона радиоволн может быть передано по меньшей мере в десять раз больше раз­говоров. Это тотчас решит проблему теле­фонной сотовой свя­зи в таких городах, как Лос-Анджелес, где нередко множест­во абонентов сотовых сетей пытаются од­новременно восполь­зоваться телефонной связью.

Цифровые систе­мы уже эксплуатиру­ются в различных ре­гионах Европы, где принят общий для всех стран континен­та стандарт. Однако в США переход к ним откладывается из-за отсутствия окон­чательного решения по поводу того, ка­кую из двух предло­женных технологий следует принять в ка­честве стандартной. Одна из них под на­званием «Параллель­ный доступ с времен­ным разделением» (TDMA) готова к при­менению и позволит повысить про­пускную способность в 6 раз путем разделения сотовых телефонных ка­налов по временным интервалам продолжительностью в сотые доли секунды и последующей передачей отдельных фрагментов разговора в цифровой кодировке крошечными высококонцентрированными порция­ми. Производители сотовых сетей уж было собрались принять эту технологию как стандарт, но тут появилась новая под названием «Па­раллельный доступ с кодовым разде­лением» (CDMA). Она обещает уве­личить пропускную способность се­тей в 10 раз путем деления разговора на кодированные цифровым методом "пакеты" с последующим присвоени­ем компьютерного кода каждому из них. Эти пакеты перемешиваются с пакетами из других разговоров и затем расшифровываются на прием­ном конце соединения. Однако до тех пор, пока не будут решены спорные вопросы, касающиеся пред­лагаемых технологий, и отдано пред­почтение какой-либо одной из них, придется мириться с устаревшей ана­логовой сетью в сотовых телефонных сетях па территории страны. Когда же цифровые телефонные сети начнут широко использоваться, ско­рость и надежность передачи данных существенно возрастут. Владельцы сотовых сетей уже пришли к согла­шению о едином формате, названном «Дискретные упакованные данные для сотовых сетей» (CDPD) и необ­ходимом для облегчения передачи информации по существующим ана­логовым сетям. Основанный на раз­работанной IBM технологии, этот формат позволяет данным "просколь­знуть" по каналам, когда те не используются для передачи телефон­ных разговоров.

В настоящее время изготовители телефонов, компьютеров и бытовых электронных приборов работают над проектами очередных технических устройств, которые станут нашими постоянными спутниками в будущем мире беспроводной связи. Одной из таких сенсационных новинок явля­ется Newton компании Apple. Этот "малыш" размером с калькулятор вот-вот появится в продаже и спосо­бен выполнять функции карманного секретаря-организатора, напоминаю­щего владельцу о распорядке дня и намеченных делах, в сочетании с такими функциями средств связи, как отправка и прием факсимиль­ных сообщений. А поскольку у Newton нет клавиатуры, его облада­тели будут писать на экране специ­альным карандашом. Как утвержда­ет фирма-изготовитель, программное обеспечение устройства "прочитает" написанное, даст команду на выпол­нение указаний, а также отправит рукописное сообщение по факсу.

Но даже специалистам фирмы не удалось пока поместить всю необхо­димую электронику в корпус, кото­рый можно держать в руке, а именно таким должен был стать Newton, хотя "необходимая технология уже имеется", как подчеркивает Мартин Леветин, исполнительный вице-пре­зидент компании Ram Mobile Data, предоставляющей те же услуги, что и Ardis. По его словам, задача ныне состоит в том, чтобы "собрать все ее звенья в цепочку и создать наконец товарный продукт".

Ну a фирма Titus & Sons -дистрибьютер аппаратуры, установ­ленной в медицинских учреждениях калифорнийского города Сити-оф-Индастри, не теряя времени даром, уже испытывает одно из первых персональных устройств связи. Из­готовленный компанией ЕО прибор размером с notebook содержит ин­формацию о поставляемых товарах и может отправлять и получать факси­мильные сообщения по беспровод­ной связи. Сотрудник отдела сбыта фирмы Titus & Sons считает, что прибор "с успехом заменит офис, который так нужен нам при нашей разъ­ездной работе".

Колоссальные расходы, высокие ставки и необходимость установле­ния единых стандартов вынуждают пионеров беспроводной связи объ­единять свои усилия. "Мы сотрудни­чаем с некоторыми из наших буду­щих конкурентов во имя того, чтобы сделать реальностью мир беспровод­ной связи", — заявил сотрудник AT&T, курирующий вопросы дело­вых взаимоотношений этой телефон­ной компании с фирмами ЕО и General Magic. Среди тех, кто под­держивает одну из них или обе сразу, есть и потенциальные конку­ренты AT&T, такие, как Matsushita, Motorola и Sony.

Серьезным стимулом к столь странному партнерству является бо­язнь проигрыша в борьбе с продук­тами и услугами Betamax на новом рынке видеомагнитофонов. Без коо­перации "рост отрасли сильно замед­лится", — утверждает Фрэнк Ваполь, исполнительный директор Аг-dis. Сотрудничество же имеет реша­ющее значение для установления федеральных правил разделения ди­апазона радиоволн между беспро­водными сетями связи.

И хотя крупные компании-производители компьютеров и средств дальней связи объединяют свои усилия, каждая из них стремит­ся во что бы то ни стало занять достойное место на рынке беспровод­ной связи. Motorola, по всей види­мости, находится сейчас в лучшем положении, как один из крупнейших изготовителей оборудования для со­товых сетей, радиотелефонов и ус­тройств персонального вызова. Она владеет участками беспроводных се­тей связи на территории США и за рубежом. К тому же компания рабо­тает над собственной конструкцией персонального коммуникатора.

Однако Motorola приходится кон­курировать с AT&T. Этот телефон­ный гигант планирует использовать свою солидную марку для сбыта сотовых сетей McCaw. Да и планы у AT&T значительно масштабнее, чем у McCaw. "Мы заинтересованы не толь­ко в сотовых сетях, но и в рынке сбыта беспроводной связи в целом", — пояснил свою позицию Виктор Пельзон, руководитель операций по услугам связи одной из групп AT&T. Именно поэтому AT&T планирует провести испытания персональных коммуникационных систем с исполь­зованием своих старых микроволно­вых радиобашен дальней связи, кото­рые в прошлом эксплуатировались лишь короткое время в связи с переходом на технику оптико-воло­конной связи. AT&T поставила перед собой цель стать ведущим поставщи­ком услуг в области дальней связи по принципу "Везде и в любое время".

Что касается Apple, то она не явля­ется единственным компьютерным ги­гантом, стремящимся к лидерству на новом рынке. IBM, несколько потус­кневшая после недавних финансовых потрясений и неразберихи со сменой руководства, тоже делает серьезные заявки на ведущую роль в этой облас­ти. Обладая половинной долей в ком­пании Ardis, IBM располагает со­бственным опытным образцом персо­нального устройства связи и стремит­ся развивать свои беспроводные сети ПК. Так что борьба за лидерство в деле создания беспроводной связи уже началась. Крупнейшие корпора­ции по производству компьютеров, средств связи, информационной ин­дустрии чрезвычайно высоко оцени­вают нынешний этап в развитии техники. Как и предыдущий, связан­ный с появлением микропроцессоров в 80-е гг., он сулит нам огромный новый рынок, который и определит дальнейшую судьбу всех этих заме­чательных новшеств.


^ Оптоэлектроника развивающаяся отрасль информационных технологий.

Оптоэлектроника обещает обеспечить нас компьютерами соответствующей мощности, необходимой для хранения и переработки гигантской массы информации

Одним из детищ союза электричества и света является более совершенная техника исследования мира. Ученые разрабатывают сей­час оптоэлектронные датчи­ки, способные регистрировать механичес­кие напряжения в крыльях самолета или в зданиях, проникать в живые клетки или измерять уровень загрязнения воздуха, ни одна технология не открывает перед нами столь много­образных возможностей", — утверждает физик Алан Кореи, старший специа­лист Naval Research Laboratory в Вашингтоне (ок­руг Колумбия).

В технологии создания датчиков используется факт распространения све­та в виде волн. Рассмот­рим оптоволоконный ги­роскоп, уже нашедший применение в техничес­ком оснащении некото­рых моделей самолетов. Световой поток лазера делится на два луча, которые через катушку из волоконно­го светопровода вводятся навстречу друг другу. Ког­да самолет делает разво­рот, луч света, проходя­щий по катушке в одном направлении, должен про­йти более продолжительный путь, чтобы достичь ее конца. Путь другого луча будет чуть короче, а потому два потока световых волн возвратятся к исходным точкам с небольшой несинхронностью, что позво­лит процессору вычислить угол поворота самолета. Разработанные Honeywell Inc. и другими компаниями, эти гироскопы про­ще, легче и дешевле, чем все ныне существующие.

Разработчики создают датчики, вводя в материал оптических волокон примеси, заставляющие стекло по-разно­му отражать, рассеивать или излучать свет при наличии различных изменений, напри­мер температуры или давления. Один такой светопровод, проложенный по тер­ритории предприятия, способен контроли­ровать температуру десятков машин и печей. Недавно химик из Универ­ситета шт. Мичиган Рауль Копельман создал микроскопический оптоволоконный датчик, позволяющий биологам измерять уровень рН отдельной живой клетки. Аналогичные устройства смогут контроли­ровать другие ее параметры — от уровня кальция до содержания сахара. Поистине это настоящая находка для биомедицинс­ких исследований.

Между тем в оптоэлектронных датчи­ках не всегда используются волоконные светопроводы. Так, в детекторах загрязне­ния "работают" лазерные лучи, отражаю­щиеся от крошечных частиц, загрязняю­щих воздух. Компания Hewlett-Packard раз­работала на базе светочувствительных ди­одов (СИД) датчики, способные обнару­живать даже самые малые повороты рулевого колеса автомоби­ля. Эта информация мо­жет быть воспринята микропроцессором, а тот в свою очередь, воз­действуя на активную систему подвески, обес­печит такое движение автомашины, при кото­ром она точно впишет­ся в поворот. Марк Чэндлер, специалист по маркетингу в области оптоэлектроники компа­нии Hewlett-Packard, уверяет, что годовой объем продаж этих дат­чиков в 2005 г. составит 100 млн. долларов.

Следует отметить, что большая часть проектно-конструкторских работ по созданию та­ких датчиков проводит­ся для цепей обороны. Флоту, к примеру, нуж­ны дешевые, но чув­ствительные оптоволо­конные датчики для обнаружения самых слабых сигналов, создава­емых "крадущимися" подводными лодка­ми. А компания Hughes Aircraft и другие разрабатывают авиационные и спутнико­вые радары с фазированной антенной решеткой. Вместо огромных обтекателей антенн эти самолеты и спутники будут оснащены множеством крошечных ра­дарных излучателей, установленных на обшивке самолета или спутника. "Соеди­нение с каждой группой излучателей при помощи волоконных светопроводов позволит управлять результирующим радар­ным лучом", — заявляет Ричард Линд, управляющий лабораторией оптической физики компании Hughes. По данным экспертов, такая система сможет разгля­деть с орбиты табличку с номером на движущемся по земле автомобиле. Похо­же, от оптоэлектронных датчиков вряд ли удастся что-либо утаить!

Однако решающее влияние оптоэлектроника способна оказать прежде всего на дальнюю связь и вычисли­тельную технику. Использование множества лазеров, каждый из кото­рых генерирует световые импульсы, несколько отличающиеся длиной во­лны, создаст тысячи "транспортных" рядов внутри одного и того же волок­на.

При этом каждый канал обладает такой пропускной способностью, что за секунду вполне можно передать содержание всей Британской энциклопедии. Легко представить себе, что общая мощ­ность системы обещает быть огромной или по крайней мере достаточной, чтобы карди­нально изменить положение дел в области связи. Сегод­ня потребитель обычно пла­тит телефонной компании за преобразование инфор­мации в световые импульсы и передачу ее через оптово­локонную систему, исходя из количества передаваемых данных. Но в случае введе­ния новой системы, называ­емой Полем Грином, менед­жером компании IBM, "тем­ной" сетью, клиент мог бы брать в аренду свободные, или "темные", линии за сравнительно невысокую плату, а для передачи ин­формации использовать со­бственные лазеры.

Оптоэлектроника помо­жет также разрешить пробле­му хранения всей этой гиган­тской массы информации. Емкость оптических посто­янных запоминающих ус­тройств (ПЗУ) на компакт-дисках, на поверхность ко­торых лазеры наносят инфор­мацию в виде мельчайших бо­роздок, в 100 раз превосхо­дит емкость применяющихся ныне накопителей на гибких магнитных дисках.

Практически тот же подход ис­пользуется в решении таких задач в области медицины, как определение уровня сахара в крови пациента. Ког­да в 1992 г. Марк Чэндлер из компа­нии Hewlett-Packard по заказу OIDA приступил к оценке перспектив ис­пользования оптоэлектроники в био­логии и медицине, он, по его собствен­ным словам, был буквально потрясен масштабами рынка сбыта. Сегодня группа Чэндлера прогнозирует, что ежегодный объем продаж на меди­цинском рынке к 2013 г. превзойдет 10 млрд долларов. Лазеры уже ис­пользуются для удаления бляшек из кровеносных артерий и при проведе­нии различных хирургических опера­ций.

А впереди еще более нестандарт­ные решения. Исследователи из кор­порации Microelectronics & Computer Technology, г. Остин (шт. Техас), создали недавно компанию Tamarack Storage Devices Inc. для серийного производства системы голографической памяти. В этом устройстве лучи двух лазеров экспонируют материал, изменяющий под воздействием света свои химические свойства. Волны лазеров накладываются одна на другую, подобно волнам от движущихся по пересекающимся курсам кораблей. В результате формируется отчетли­вая волновая картина, или голограмма, содержащая информацию, кото­рая может быть считана при помощи лазера. Эта технология значительно повышает объем памяти и сокращает время доступа к информации. "Новое устройство способно заменить гибкие магнитные диски, накопители на магнитной ленте, оптические ПЗУ на компакт-дисках и даже до некоторой степени жесткие диски", — утвер­ждает президент компании Tamarack Джон Стоктон.

Оптоэлектроника обе­щает также обеспечить нас компьюте­рами соответствующей мощности, не­обходимой для переработки подобной массы информации. В 80-е гг. некото­рые исследователи начали разрабаты­вать основы для создания чисто оптических компьютеров — машин, использующих только энергию света и не имеющих внутри никаких про­водников. Информация в них должна была передаваться исключительно световыми лучами, пересекающими­ся, но не взаимодействующими. Меч­та об оптическом компьютере еще жива: Алан Хуанг из компании Bell Labs сумел построить целиком опти­ческий процессор. Недавно исследо­ватели из Университета Колорадо продемонстрировали простейший оп­тический компьютер, который может производить простые математические операции. Однако создать машину для решения более сложных задач оказалось куда труднее, поэтому, прежде чем удастся перейти к их практической реализации, пройдет, видимо, не одно десятилетие.

Между тем большинство исследо­вателей предпочли более легкий путь — создание гибридного компьютера, в котором сочетаются электроника и оптика. А компании IBM, Martin Marietta, Honeywell и AT&T создали недавно Консорциум по оптоэлек-тронным технологиям, получивший от Управления перспективных иссле­дований и разработок при Пентагоне 8 млн долларов на финансирование своей деятельности. Задача консор­циума — разработка оптических свя­зей между процессором, двумя запо­минающими устройствами и портами связи машины. Эта так называемая оптическая "материнская" плата поз­волит устранить узкие места в совре­менных машинах, обусловленные на­личием проводных связей, и увели­чит их быстродействие.

Оптоэлектроника сулит также ра­дикальное изменение процесса обра­ботки информации в компьютере. "Ее преимущество состоит в том, что не бит, а образ становится единицей информации. Один образ несет около миллиарда битов", — поясняет фи­зик Дэвид Нотл из Университета Пэрдью. Сейчас, например, чтобы идентифицировать отпечатки пальцев, компьютеры исследуют на иден­тичность две картинки, сравнивая тысячи отдельных элементов изобра­жения или точек растра, из которых состоит каждая из них. Оптический процессор способен наложить оба образа и определить совпадение или несовпадение практически мгновен­но. Исследователь Кристина Джон­сон, специалист по компьютерам в Университете Колорадо, использует это свойство для конструирования оптической микросхемы, которая су­меет идентифицировать раковые клет­ки в мазках пациента.
Основные препятствия на пути воплощения подобных смелых идей — сложность их реализации и вели­чина необходимых для нее затрат. Ведь, поскольку современные лазеры излучают свет с боковой поверхности микросхемы-чипа, каждый из них надо отрезать от "вафли" из арсенида галлия, затем вручную подсоединить к нему стеклянное волокно толщиной с человеческий волос. Легко пред­ставить себе, какая это дорогостоя­щая работа. Оптимальным решением был бы переход от отдельных лазе­ров к интегрированным системам.
Но такой скачок предстоит долго подготавливать. Во вновь созданной компании Photonics Research Inc., г. Боудлер (шт. Колорадо), ее соучре­дитель Джек Джуел в сотрудничестве с исследователями фирмы Bellcore использует для создания нового поко­ления микроскопических лазеров тех­нику, заимствованную из практики разработки микросхем. Эти лазеры излучают свет, направленный вверх относительно подложки, что делает возможным создание микросхем, ори­ентирующих сотни или тысячи лазе­ров в одном и том же направлении для формирования мощного луча. Бо­лее того, работу по соединению этого множества лазеров с соответствующим количеством оптических волокон пред­стоит упростить, дабы снизить произ­водственные издержки. "Сбыт дан­ных усовершенствованных устройств не составит труда", — утверждает Джуел. В их число входят лазерныепринтеры, оптические запоминающие устройства для компьютеров и улуч­шенные сети дальней связи.

. Другая перспективная компьютерная технология связана с применением так называемых "умных" пикселей (элементов изображения) — микросхем с большим количеством лазеров и транзисторов, передающих и принимающих информацию при по­мощи сотни или тысячи световых лу­чей. Эти гибридные устройства уже сейчас способны к таким простейшим операциям, как переключение кана­лов передачи световых сигналов. Команда Миллера из компании Bell Labs сконструировала эксперименталь­ный "умный" пиксель, обрабатываю­щий 100 млн битов в секунду. Подо­бный результат можно получить и с использованием обычных микросхем с высоким быстродействием. Но пре­имущество "умных" пикселей состоит в том, что они могут содержать сотни или тысячи каналов, работающих с той же скоростью. Таким образом, они позволяют построить еще более быстродействующие гибридные оптоэлектронные компьютеры и высокос­коростные переключатели в сетях пе­редачи данных. "Умные" пиксели предполагается использовать в систе­мах компьютерного зрения, способ­ных идентифицировать отпечатки пальцев; они могут также служить "глазами" для самонаводящихся ра­кет. И хотя "умные" пиксели — круп­нейший шаг к практической реализа­ции интегральных оптоэлектронных схем, их производство все еще связа­но с немалыми трудностями. Напри­мер, устройства компании Bell Labs изготавливаются из пластин, или "ва­фель", сложной структуры, которые обрабатываются для формирования и транзисторов, и лазеров. Другой путь — использование менее экзотических "вафель" и метода, получившего на­звание избирательной эпитаксии. "Именно он позволяет создавать лазе­ры и транзисторы раздельно в одной и той же микросхеме", — подчеркива­ет инженер-электрик Хенрик Темкин из Университета шт. Колорадо. Он полагает, что для совершенствования этой технологии потребуется несколь­ко лет, но убежден, что она значи­тельно снизит расходы на производст­во ряда оптоэлектронных устройств.

Любое из упомянутых достижений, взятое в отдельности, представляется, однако, лишь малым шажком вперед. Продвижение это порой едва заметно, например в вопросах замены провод­ников оптическими волокнами в компь­ютерах (хотя машины при этом, ко­нечно, будут работать с большей ско­ростью). Но, конечно же, самое заме­чательное качество оптоэлектроники — широта ее применения. Она про­никла уже во все области — от меди­цины до ведения войны. С внедрени­ем новой технологии качество изобра­жения в видеотелефонных системах радикально улучшится, а количество информации, которую можно буде! хранить в базах данных, стремитель­но возрастет. Самолеты, сделанные из более "умных" материалов, будут безопаснее в эксплуатации, медицин­ские приборы - лучше