5.3.Технологии информационного общества

Основные направления развития

информационных технологий

Формирование информационного общества самым тесным образом связано с развитием новой информационной техники и перспективных информационных технологий. В первую очередь здесь будут играть определяющую роль средства и технологии массового применения, так как именно они оказывают наибольшее воздействие на развитие культуры общества, уклад жизни людей и стереотипы их поведения. Рассмотрим некоторые основные направления развития информационной техники и информационных технологий массового применения, которые просматриваются уже сегодня и которые могут оказаться принципиально важными в ближайшем будущем. Здесь представляется целесообразным выделить следующие основные направления:

• развитие технических средств информатизации массового применения, в том числе средств, создаваемых на новых физических принципах;

• развитие глобальных информационно-телекоммуникационных сетей и сетевых телекоммуникационных технологий;

• развитие новых систем глобального телевидения;

• развитие интеллектуальных систем и технологий их массового применения непрофессиональными пользователями.

Естественно, что проведенная выше классификация является весьма условной. Однако она позволяет нам сконцентрировать внимание на наиболее существенных тенденциях развития инструментальных средств информатизации общества.

Развитие средств информатизации массового применения

В области развития средств информатизации прогнозируется дальнейший рост массового производства и распространения персональных ЭВМ и встраиваемых микропроцессоров, а также создание глобальных и региональных сетей обмена информацией. Достаточно указать на стремительное развитие сети ИНТЕРНЕТ, которая уже насчитывает десятки миллионов пользователей и сегодня фактически представляет собой глобальную мировую информационную систему.

В то же время благодаря усилиям американской компании IBM, а также некоторых компьютерных фирм Германии начинается новый этап в производстве и все более широком использовании вычислительных машин средней и большой производительности (хотя ранее казалось, что машины этого класса окончательно вытеснены с мирового компьютерного рынка). Вероятнее всего, в использовании этих средств информатизации следует ожидать нового ренессанса, так как их функциональные и эксплуатационные характеристики растут столь высокими темпами, что здесь открываются совершенно новые возможности для развития информационной сферы общества.

Так, например, даже младшие модели из разработанного указанными фирмами ряда программно и аппаратно совместимых ЭВМ средней производительности обладают быстродействием в сотни миллионов операций в секунду. Они очень надежны и способны поддерживать эффективную работу десятков и сотен терминалов пользователей, удаленных от ЭВМ на расстояние до 100 км. При этом удельные затраты на обеспечение функционирования одного терминала оказываются существенно более низкими, чем при использовании терминалов в ставших уже традиционными сетях персональных ЭВМ. Это открывает новые возможности для информатизации финансовой и экономической деятельности, управления городским хозяйством, транспортными системами, а также материальными и людскими ресурсами.

В ближайшие годы на компьютерном рынке ожидается появление сверхпортативных и сравнительно недорогих персональных компьютеров типа NOTEBOOK, которые будут обладать большой емкостью памяти на миниатюрных оптических дисках. Это приведет к революционным изменения в социальной сфере общества, так как создаст принципиально новые возможности для работы, творчества и получения образования в домашних условиях. Персональный компьютер станет доступным и необходимым для многих членов общества, что существенно повысит его информационную культуру, приведет к соответствующим изменениям общественного сознания.

Общей тенденцией развития средств информационной техники и информационных систем различного назначения (радио- и телефонной связи, видеосистем и устройств, кино-, фото-, измерительной и копировальной аппаратуры, издательской техники и т. п.) стал массовый перевод ее на цифровую элементную базу, использование компьютерного микропрограммирования и цифровых методов передачи и хранения информации. При этом границы между аналоговой и цифровой информационной техникой быстро размываются. В ближайшие годы эта тенденция, по всей вероятности, не только сохранится, но и будет нарастать.

Таким образом, арсенал создаваемых человеком технических средств, которые в ближайшем будущем необходимо будет рассматривать как средства информатизации, быстро расширяется [4].

В области информационных технологий широкого применения в ближайшие годы следует ожидать существенного расширения функциональных возможностей по обработке изображений, речевой информации, полнотекстовых документов, результатов научных измерений и массового мониторинга. Новое развитие получат электронные библиотеки текстовой, аудио- и видеоинформации, а также электронные полнотекстовые архивы.

Продолжаются поиски эффективных методов формализованного представления знаний, в том числе нечетких и плохо формализуемых, а также методов использования знаний при автоматизированном решении сложных задач в различных сферах социальной практики. Одновременно с этим бурно развиваются информационные технологии решения задач ситуационного управления, а также информационные технологии для поддержки принятия управленческих решений.

Некоторые проблемы фундаментальной науки по созданию перспективных средств информатики

В последние годы проблемы совершенствования и распространения в обществе средств информатики массового применения, а также информационно-телекоммуникационных сетей и систем успешно решаются организациями отраслевой науки и научно-производственными корпорациями. Что же касается сферы фундаментальной науки, то здесь на первый план выдвигаются проблемы создания перспективных средств

информатики, основанных на использовании новых физических принципов хранения и обработки информации. К числу таких проблем относятся:

• проблема создания запоминающих устройств высокой емкости, использующих голографические принципы хранения информации;

• проблемы создания оптических супер-ЭВМ;

• проблемы создания и использования нейрокомьютерных вычислительных устройств и систем;

• проблемы создания сверхминиатюрных элементов средств информатики на основе достижений в области молекулярной электроники и, в частности, открытия способностей молекул ДНК «узнавать» друг друга и самоорганизовываться в упорядоченные последовательности.

Уже имеющиеся результаты исследований позволяют надеяться, что в начале XXI века будут получены искусственно созданные биоинформационные и биокибернетические устройства, возможности которых по идентификации, запоминанию и преобразованию информации на много порядков превысят возможности современных средств информатики. По своим характеристикам эти устройства будут приближаться к информационным системам, существующим в живой природе, а их главными отличительными особенностями, вероятнее всего, будут высокий параллелизм происходящих в них информационных процессов, сверхвысокая концентрация информации в единице объема, а также способность к обучению.

Использование новых устройств в качестве интеллектуальных и управляющих элементов различных информационно-телекоммуникационных систем в биологии и медицине, при протезировании различных органов живых организмов кардинальным образом изменит наши сегодняшние представления о возможностях средств информатики. Однако, для того чтобы разработки таких «биокомпьютерных» систем стали возможными, необходимо понимание общих принципов функционирования естественных биологических информационных систем. Именно поэтому фундаментальные исследования в области биоинформатики и биокибернетики представляются сегодня стратегически важными и перспективными.

Перспективные телекоммуникационные технологии

В ближайшие десятилетия XXI века ожидается дальнейшая глобализация общемирового процесса информатизации общества, а ее технологической основой, вероятнее всего, станут глобальные информационные супермагистрали и национальные информационные инфраструктуры передовых стран. Объединение этих инфраструктур на основе международных стандартов и протоколов информационного взаимодействия должно привести к созданию качественно нового информационного образования — глобальной информационной инфраструктуры (Global Information Infrastructure — GII).

Решение о создании GII было принято в 1995 году руководителями стран «большой семерки» и в настоящее время находится в стадии практической реализации. С этой целью реализуется ряд крупных международных программ, организован консорциум по развитию оптоволоконной связи.

Определяющими тенденциями в формировании GII в технологическом плане являются следующие:

• все большее слияние информационных и телекоммуникационных технологий на основе представления информации в цифровом виде и создание информационно-телекоммуникационных сетей интегрального обслуживания пользователей с представлением им круглосуточно самых разнообразных услуг;

• все большая интеллектуализация сетей массового обслуживания на основе использования последних достижений в области искусственного интеллекта;

• развитие сетей подвижной радиосвязи на базе наземных сотовых структур и глобальных спутниковых систем и их сопряжение с информационно-телекоммуникационными системами;

• создание принципиально новых систем цифрового интерактивного телевидения высокой четкости и цифрового стереофонического радиовещания.

Решение проблемы создания глобальной информационной инфраструктуры представляет собой беспрецедентную по своим масштабам и значимости проблему, в решении которой должны будут принять участие все страны мира, в том числе и Россия. Решение этой проблемы потребует глобального охвата территории земного шара каналами связи. При этом наиболее перспективными направлениями развития в этой области являются:

• создание распределенных сетей связи на оптоволоконной технике;

• создание сетей спутниковой связи.

В настоящее время работы уже ведутся по обоим из указанных выше направлений. Так например, на базе оптоволоконной техники создаются межконтинентальные информационные супермагистрали с высокой пропускной способностью. Скорость передачи данных порядка 10 Гбит/с уже является обычной, а в ближайшие годы ожидается достижение скоростей порядка 30 Гбит/с. В качестве наиболее перспективной телекоммуникационной технологии в оптоволоконных сетях на период до 2010 года, вероятнее всего, будет использоваться технология SDN/SONET (синхронная цифровая иерархия), которая обеспечивает высокие показатели надежности и устойчивости функционирования оптоволоконных сетей [73].

Весьма характерно, что оптоволоконная техника связи начинает шире применяться не только на высокоскоростных магистральных трактах передачи данных, но также и при модернизации локальных и абонентских участков сетей связи. В последние годы на эти цели в передовых странах затрачивается около 70% оптоволоконной кабельной продукции.

Что же касается спутниковых систем связи, то здесь прогнозируется, что в период до 2006 года на космические орбиты будет запущено около 1,7 тыс. спутников связи. Из них более 1,2 тыс. спутников будут являться коммерческими. Все это делает проблему создания глобальной информационной инфраструктуры практически реализуемой уже в ближайшие десятилетия.

Международная сеть ИНТЕРНЕТ и Интернет-технологии

Создание и развитие международной информационно-телекоммуникационой сети ИНТЕРНЕТ является уникальным достижением нашего времени, которое безусловно, будет иметь развитие в будущем и окажет существенное влияние на формирование глобального информационного общества. Именно поэтому данный феномен заслуживает несколько более подробного и самостоятельного рассмотрения.

Сеть ИНТЕРНЕТ вначале создавалась как межведомственная структура в интересах ряда министерств и ведомств США. В середине 70-х годов XX века был начат комплексный проект создания корпоративной телекоммуникационной сети, которым руководило Агентство Минобороны США DARPA (Defence Advanced Reseach Project Agency). В этом проекте, помимо Министерства обороны США, участвовали и ряд других крупных организаций: Министерство энергетики, Национальное аэрокосмическое агентство (NASA), Национальный научный фонд США, Агентство здравоохранения и гуманитарных услуг.

Созданная в результате этого проекта международная сеть вначале имела несколько наименований:

DARPA/NFS Internet, TCP/IP Internet, Connected Internet. В последние годы обычно используется название ИНТЕРНЕТ.

Эта сеть оказалась исключительно удачной по своему замыслу и архитектуре построения. Поэтому за сравнительно короткий промежуток времени она превратилась в наиболее распространенную международную информационно-телекоммуникационную систему, которую сегодня используют практически все страны мирового сообщества. Уже в 1996 году в сети ИНТЕРНЕТ работало около 40 млн пользователей из 75 стран мира. При этом каждый месяц к этой сети присоединялось не менее одного миллиона новых пользователей, а каждые 30 минут подключалась новая информационная сеть. Общее количество пользователей Internet к началу XXI века оценивается величиной порядка 100 млн, из которых более 70 млн активно пользуются услугами электронной почты, которая в числе информационных услуг данной сети получила в настоящее время наибольшее распространение.

Так как сеть ИНТЕРНЕТ является доступной для пользователей в любое время суток, электронные сообщения принимаются и пересылаются по этой сети также в любое время. При этом большие объемы информации предварительно упаковываются в плотные пакеты, а для сообщений, пересылаемых в ночное время, действует льготный режим оплаты за услуги сети.

Помимо электронной почты сеть ИНТЕРНЕТ предоставляет сегодня пользователям и другие услуги:

• дифференцированный доступ к информационным ресурсам ИНТЕРНЕТ, в том числе к библиотечным фондам и документальным архивам;

• возможность осуществления телепоиска информации в сети (подсистема Telenet);

• возможность одновременного обмена информацией между несколькими пользователями сети в реальном масштабе времени (Internet Relay Chat — разговорный режим), средства для проведения телеконференций.

Сеть ИНТЕРНЕТ дает пользователям широкие возможности не только для распространения своей собственной информации. Это могут быть электронные публикации научных и других работ, реклама, объявления, оперативная информация и т. п. В настоящее время среди пользователей ИНТЕРНЕТ широкой популярностью пользуется гипертекстовая подсистема «Всемирная паутина» (WWW). Пользуясь этой подсистемой как навигационным средством в огромном информационном поле ИНТЕРНЕТ можно осуществлять поиск по ключевым словам и ссылкам во многих базах данных, находящихся в совершенно различных и удаленных друг от друга участках этой всемирной информационной паутины. Это создает совершенно новые возможности для практического использования международного информационного пространства, содействуя его все большей глобализации.

Для описания гипертекстовых документов в сети ИНТЕРНЕТ используется специально разработанный язык HTML (HyperText Markup Language). Он позволяет формировать гипертекстовые документы достаточно гибкой структуры, которые могут включать табличную, текстовую, графическую и звуковую информацию. При этом имеется возможность размещать отдельные страницы этих документов на различных серверах сети.

Навигационные программы (броузеры) устанавливаются на всех подключаемых к сети компьютерах пользователей и помогают им осуществлять доступ к серверам сети ИНТЕРНЕТ, осуществлять поиск необходимой им информации, получать ее на свою рабочую станцию, просматривать, редактировать и т. п.

Необходимо отметить, что сеть ИНТЕРНЕТ не имеет единого центра управления, который бы управлял всей ее инфраструктурой. Существуют лишь несколько общественных комитетов, которые вырабатывают общие рекомендации по принципам функционирования этой сети.

Основные информационные магистрали сети ИНТЕРНЕТ обеспечивают сегодня передачу информации со скоростью порядка 5,6 Мбайт/с. Однако уже разработаны и более скоростные супермагистрали, способные передавать информацию со скоростью 155 Мбайт/с. Они используются в основном для обмена информацией между американскими центрами супер-ЭВМ.

От основных магистралей ответвляются информационные тракты передачи данных второго яруса сети Internet. Они имеют пропускную способность порядка 0,19 Мбайт/с. Третий ярус сети представляет собой периферийные каналы пользователей, где, как правило, используются существенно меньшие скорости передачи данных (1,8, 1,2 и 0,3 Кбайт/с). Именно эти каналы и ограничивают возможности пользователей по получению тех или иных услуг в сети ИНТЕРНЕТ.

Так например, для электронной почты с передачей мультимедийных сообщений необходима пропускная способность абонентского канала не менее 15 Кбайт/с, а для передачи видеоинформации — порядка 250—500 Кбайт/с.

Интеграция телекоммуникационных и

телевизионных систем и технологий

Одним из перспективных направлений дальнейшего развития информационной среды общества в период ее глобализации является интеграция телекоммуникационных и телевизионных систем. Основой для этого является все большее развитие кабельного телевидения, а также переход в телевизионной технике на цифровые методы передачи сигналов.

Создание систем цифрового телевидения высокой точности является исключительно важным направлением глобальной информатизации общества, которое, безусловно, будет иметь серьезные экономические и социальные последствия. Перевод телевидения на цифровую элементарную базу позволяет не только существенным образом повысить качество звука и телевизионных изображений, получаемое за счет более высокой помехоустойчивости цифровых трактов передачи данных, но создает реальные предпосылки для расширения функциональных возможностей телевизионных устройств.

В недалеком будущем домашний телевизор станет центральным элементом домашних информационных систем. Помимо своих основных функций по приему телевизионных программ он возьмет на себя также и функции управления системной охраны помещения и бытовой техникой. С его помощью можно будет принимать и отправлять факсимильную и другую информацию, получать справки о погоде, расписаниях поездов и самолетов, получать и отправлять деловую корреспонденцию, звонить по телефону, осуществляя при этом в случае необходимости визуальный контакт с абонентами, оплачивать счета в банках и магазинах и т. п.

Развитие кабельных городских сетей на оптоволоконной технике делает возможность реализации технологий интерактивного телевидения практически реализуемой уже сегодня. При этом совершенно не обязательно создавать принципиально новые телевизионные приемники.

Хорошим решением может быть и сопряжение обычного телевизионного приемника с персональной ЭВМ. Именно на этом принципе сегодня функционирует созданная в России федеральная телевизионно-компьютерная спутниковая сеть «ТВ-информ-образование» [81]. Эта разработка, целиком реализованная на отечественных технологиях и не имеющая аналогов, заслуживает того, чтобы ее возможности были рассмотрены несколько более подробно.

Телекоммуникационная сеть «ТВ-информ-образование»

Телекоммуникационная сеть «ТВ-информ-образование» была создана в России в 1993 году Институтом информатизации образования (директор института — д. т. н. профессор Я.А. Ваграменко). Основной целью создания этой сети являлась необходимость информационного обеспечения деятельности различных организаций системы образования России, остро нуждающихся в регулярном получении научно-методической, учебно-методической и другой информации, а также учебных компьютерных программ.

Обеспечение информационных потребностей этих организаций с использованием возможностей российского сегмента сети ИНТЕРНЕТ, а также других видов коммерческих и ведомственных телекоммуникационных сетей в настоящее время оказалось невозможным по следующим основным причинам:

• подключение абонентов к традиционным телекоммуникационным сетям передачи данных требует использования телефонных каналов связи, что в условиях современной России не всегда возможно, да и к тому же довольно дорого;

• абонентская плата за использование услуг сети ИНТЕРНЕТ и других аналогичных телекоммуникационных сетей является сегодня приемлемой лишь для небольшой части образовательных учреждений в связи с их сложным экономическим положением;

•в для многих удаленных от центра регионов России (районов Крайнего Севера, Дальнего Востока, Камчатки и др.) телевизионные тракты передачи информации через спутники являются сегодня единственно реально возможными и практически доступными для широкого крута пользователей.

Именно поэтому создание и практическое внедрение системы «ТВ-информ-образование» и явилось тем самым системным решением, которое позволило решить проблему информационной поддержки деятельности образовательных учреждений России в современных экономических условиях.

Технология «ТВ-информ» основана на уплотнении телевизионного сигнала уже существующих в России телевещательных центров дополнительной цифровой информацией, которая передается в составе полного телевизионного сигнала. Эта дополнительная информация и содержит передаваемые образовательным организациям тексты, компьютерные программы и другие сведения, необходимые им для повседневной деятельности.

Передача дополнительной информации по технологии «ТВ-информ» может осуществляться в двух режимах:

• параллельно с телевизионным сигналом (со скоростью до 190 Кбайт/с);

• в режиме полного замещения телевизионного сигнала, например, в ночной период времени (со скоростью до 6 Мбит/с).

При этом обеспечивается высокая надежность и достоверность передачи информации (порядка 10'¹⁰), что позволяет транслировать по этой сети не только текстовую информацию, но также и базы данных, учебные компьютерные программы.

Абоненты системы «ТВ-информ» могут располагаться в любой точке земного шара, где возможен прием российских телевизионных программ.

Абонентское оборудование этой сети включает в себя:

• телевизионный приемник, сопрягаемый с ПЭВМ или факсимильным аппаратом;

• персональный компьютер, оснащенный дополнительной платой сопряжения с телевизионным приемником и специальным программным обеспечением «ТВ-информ».

Система «ТВ-информ» обеспечивает совместимость с системой вещательного телевидения России по ГОСТ 7845, в том числе с кабельными вещательными телевизионными системами и системой «Телетекст». Она обеспечивает персональную адресацию абонентских каналов (в количестве до 30 млн индивидуальных адресов) и принципиально позволяет осуществлять интеграцию сети «ТВ-информ» с любыми другими сетями передачи данных, в том числе с сетью ИНТЕРНЕТ.

С 1995 года в сети «ТВ-информ» освоены режимы работы, позволяющие осуществлять интерактивный обмен между абонентами. Для этих целей используется передающая аппаратура, имеющаяся в региональных коммутационных центрах сети и обеспечивающая вхождение в магистральный телевизионный канал для передачи сообщений от абонентов. Выход же самих абонентов на ближайший коммутационный центр осуществляется по любому фрагменту традиционных сетей передачи данных с использованием протоколов TCP/IP, Х.25, Х.400 и др. Это может быть телефонная сеть общего пользования, сотовая радиосвязь или же сеть проводного вещания.

При этом учитывается, что информационные потоки в сети «ТВ-информ» являются принципиально несимметричными, так как объемы информации, поступающей от абонентов этой сети на ее центральный сервер на несколько порядков меньше, чем объемы передаваемой этим абонентам информации. Поэтому и скорость передачи данных в «обратных» каналах сети «ТВ-информ» существенно меньше и в режиме замещения телевизионного сигнала составляет 19,6 Кбит/с.

За период 1993—1999 г. по сети «ТВ-информ-образование» в регионы России было передано более 140 Мбайт образовательной информации, которая была использована в учебных целях и для создания региональных банков педагогической информации. При этом активными абонентами этой сети явились следующие категории пользователей [81]:

• региональные органы управления образованием;

• педагогические университеты и институты;

• институты подготовки и переподготовки педагогических кадров;

• научно-исследовательские институты;

• региональные центры информационных технологий;

• районные управления образованием в городах Московской области.

Сеансы передачи информации по сети «ТВ-информ-образование» проводятся три раза в неделю в удобное для ее абонентов время (с учетом часового пояса). За один сеанс передается до 299 Кбайт информации, а абонентская плата составляет 6 долларов США в месяц. Размер же разовой платы за абонентское оборудование этой сети (отечественного производства) составляет порядка 140 долларов. Для сравнения стоит заметить, что аналогичные затраты в близких по назначению, но обладающих существенно меньшими функциональными возможностями, зарубежных системах составляют:

• для системы Direct. PC — 2,5 тыс. долларов (за оборудование) и 60 долларов (абонентская плата);

• для системы Norpak — 500 долларов (за оборудование) и 40 долларов (абонентская плата), при этом возможность работы с сетью ИНТЕРНЕТ не обеспечивается.

Таким образом, по своим функциональным характеристикам, экономическим и эксплуатационным параметрам система «ТВ-информ» намного опережает современные зарубежные разработки и является весьма перспективной не только для России, но и для всего евразийского информационного пространства. Первым шагом в этом направлении явилось создание в 1998 году нескольких абонентских пунктов этой сети в Казахстане.

В дальнейшем, с развитием системы кабельного телевидения и сети абонентской связи, возможности этой системы по использованию интерактивного режима работы ее абонентов будут все больше возрастать.

В заключение необходимо отметить, что в последние годы возможности сети «ТВ-информ-образование» начинают все шире использоваться в системе дистанционного образования России. С 1998 года эта система начала использоваться на практике в дистанционном повышении квалификации учителей средних школ, обеспечивая их телекоммуникационную связь с институтами повышения квалификации, находящимися в областных центрах [81].