Информационная служба и затраты энергии

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

«Информационная служба и затраты  энергии» 
 

   
 
 
 
 

                                                              
 
 
 
 
 
 
 
 
 

           
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 Информационная  служба и затраты энергии. –  Н-ск, 20**. – 19 с.

 

 
      Работа состоит  из 2-ух частей, рассматривающих, соответственно естественно-теоретический и социально-прикладной аспекты информатизации общества.

     В первой части дается общее представление  о вопросах, решаемых техническими науками в области информатизации и приводится обзор основных информационных технологий новейшего времени. Во второй части приводятся суждения различных социологических и философских школ относительно влияния информационной глобализации на общественное устройство.

     В заключении обобщены положения естественных и гуманитарных наук.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………4

1. Новые технологии  передачи и хранения информации………………………..5

    1. 1 Наноэлектроника……………………………………………………...…….6

    1.2. Оптические линии связи…………………………………………...……….7

    1.3. Системы безопасности при работе с информацией……………....……….8

2. Экономика  и энергетика информатизации……………………….…………….9

    2.1. Социально-стратификационные

          изменения эпохи информатизации………………..………………………..10

    2.2. Информация, энтропия и устойчивость среды………….………………...11

ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………….……………….………………………13

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ....………….……………………………………………14

ПРИЛОЖЕНИЯ

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     ВВЕДЕНИЕ

 

     Связь информации и сохранения энергии  сложно охарактеризовать однозначно. Идеологи информатизации утверждают, что оптимизация всех жизненных процессов, снижение транзакционных издержек при пользовании высокотехнологичными информационными ресурсами – и есть долгожданный путь к рационализации использования земной энергетики.

     Однако  информационно-технократическое общество несет для человечества и безусловную опасность. Раздвижение границ жилых пространств человеческих общин, глобальная интеграция, неуправляемость информационными потоками, информационный бум и невозможность структурировать все беспорядочные потоки сведений даже за несколько человеческих жизней. Все это далеко не способствует разумному расходованию сил человека.

     Для того, чтобы более ясно понять все  противоречивые тенденции эпохи  информатизации, необходимо окинуть  взглядом основные современные технологии связи, а также теории социальных последствий расширения массовых коммуникаций.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Новые технологии  передачи и хранения  информации

 

     Рассмотрим  схему передачи электрического сигнала, лежащую в основе любых информационных технологий (сх. 1). Обычно на специальный датчик поступает информация любого характера: звук, световое поле, давление, температура, даже химический состав среды. Далее информация эта преобразуется датчиком в электрический сигнал, подается в специальную электронную систему, кодирующую сигнал, и далее – по каналам теле- и радиоканалам конечному потребителю.

     Так, например, происходит при оцифровке  музыки, когда звуковые электромагнитные волны преобразуются датчиком в  электросигналы. В радиосвязи этого  достаточно, чтобы приемник воспроизвел музыку, в компьютерной же технике информация подвергается вторичному кодированию. Электросигналы переводятся в «единицы» и «нули», где «1» соответствует наличию сигнала, а «0» - его отсутствию. Чтобы обрабатывать электросигналы, остается спаять интеграционные микросхемы, где проводящие элементы управляют движением электротока.

     Ясно, что для «перебойной» работы тока (когда возможно бесконечное число  комбинаций положений «есть сигнал» - «нет сигнала») необходим переключатель  тока, который работал бы в заданном режиме. Существующие ключи недостаточно оперативны, что в масштабах процессора значительно ограничивает возможности персонального компьютера и тормозит прогресс информационных технологий.

     Поэтому ученые постоянно ищут новые методы создания такого переключателя. В 1904г. – Д.А.Флеминг создал вакуумный диод, в 1906 г. – Л. де Форест и Р.Либен - вакуумный триод, в 1947г. У.Баттейн, Дж.Бардин и У.Шокли изобрели полупроводниковый транзистор, а в 1958-1959 гг. были созданы первые интегральные микросхемы на кремнии. В наше время самое перспективное направление – нанотехнологии.

 

1.1 Наноэлектроника

 

     Наноэлектроника базируется на достижениях физики твердого тела, квантовой электроники, физической химии и технологии полупроводниковой  электроники. Наноразмерные структуры формируются в особых физико-химических условиях, имеют выдающиеся электронные и оптические свойства.

     Чтобы иметь возможность управлять  переносом электронов в наноразмерном  элементе, необходимо понять природу  поведения электрона в нем. Движение электрона описывается волновой функцией. Распространение волны в наноразмерных структурах обусловлено эффектами квантового ограничения, интерференции и туннелирования.

     Эффект  квантового ограничения заключается  в том, что, распространяясь в ограниченном размерами нанопространстве, электронная волна усиливается только вширь, но никак не вглубь. При этом нам еще неизвестно исходное место нахождения электрона – так как это очень маленькая частица, мы можем определить лишь область ее положения. По квантовому же закону, чем неопределенней начальная точка распространения электрона, тем сложнее предсказать начальный импульс, а значит, больше разброс областей, в которых может оказаться электрон, влетевший в наноразмерную структуру.

     Существует  функция ψ, описывающая распределение частицы в пространстве. Надо отметить, что функция не может описать поведение всего числа электронов, заряд которых в результате распространения может быть «размазан», но определяет расположение одного электрона. Точность определения места положения частиц позволяет создавать искусственные частицы – кристаллы, молекулы, атомы с заданными свойствами.

     На  этом свойстве основано создание искусственных  кристаллов. Кроме возможности задавать свойства взращенным кристаллам, такой  способ еще в десятки раз увеличивает масштаб энергии электронов: ведь, когда последний находится в кристалле, его эффективная масса до десяти раз меньше. Молекулярно-лучевая эпитаксия (выделение молекул на поверхность будущего кристалла) (рис. 1) – альтернатива созданию ИМС на кремниевой основе.

     Обычная квантовая структура представляет собой тонкую пленку или слой полупроводника (висмут, InSb). В соответствии с дискретными уровнями атомов, пленка делится на слои: разрешенные (проводимости) и запрещенные. При этом, если соединить две квантовых структуры так, чтобы на стыке дискретные уровни атомов зоны непроводимости были ниже, образуется квантовая яма (рис. 2). В ней, как в замкнутой структуре возможно движение электронов из зоны валентности в зону проводимости и «переключение» между замками – таким образом, электронный «газ» становится двумерным. Если же соединить квантовые отрезки наоборот, получится квантовый барьер (рис. 4).

     В структурах, например, со проводящим слоем  AlGaAs и запрещенным слоем GaAs волновое распространение электрона фиксируется и за границей ямы (рис. 4). При массе, стремящейся к нулю, электрон, вылетевший из ямы, имеет полную энергию меньше собственной потенциальной, что невозможно в классической физике.

     Следует отметить, что продукты наноэлектроники гораздо удобнее обычных ИМС и по размерам – первая оперирует числами порядка 10^-9м, тогда как вторые содержат элементы величиной в единицы и десятые доли микрон (10^-6м).

 

1.2 Оптические линии связи

 

     Другим  перспективным направлением информационной техники являются оптические линии связи. Основной проводящий элемент здесь -  световолокна. Раньше считалось, что оно лишь обеспечивает прохождение пучку света, никак не влияя на него. Однако ученым удалось доказать ,что при достаточной интенсивности светового сигнала он воздействует на оптическое волокно и изменяет его параметры. В свою очередь, измененная структура сама начинает влиять на характер проведения сигнала.

     Так как сечение сечения оптоволокна очень узко (высока плотность среды распространения света), при распространении света таким образом, мы получаем многократное увеличение интенсивности, которого невозможно добиться в естественных условиях. При этом практически отсутствует расфокусировка что снижает риски искажения информации.

     Для увеличения скорости и повышения точности передачи сигнала по оптоволокну ученые ищут способы преодоления некоторых физических эффектов в данной среде. Например, вынужденного рассеяния Мандельштама-Бриллюэна. Оно связано с понятием движущей волны распределения плотности вещества – фонона – которое роднит световые волны со звуковыми. Это, кстати, не первое их «скрещение» - известно, например, что фотоэффект используется для передачи звука, записанного на кинопленку.

 

1.3 Системы безопасности при работе с информацией

 

     Сегодня все новые методы защиты информации описываются в трудах российских ученых: Л.И.Ерош, А.В.Фомина, А.В.Бржезовского, А.Б.Бубликова, М.Б.Сергеева, Д.А.Подкорытова и других. Особая роль отводится информационной безопасности в системах контроля и управления объекты контроля в которых могут достигать сотен тысяч, а в перспективе и миллионов. Для кодирования информации в таких системах применяются как классические криптосистемы, так и булевые преобразования управляющих, контролирующих и ответных сигналов, мандатная модель безопасности Белла и ЛаПадула и прочие.

     В том числе, булевые преобразования обеспечивают разграничение доступа  в системах коллективного пользования, мандатная схема оптимизирует структуру  баз данных, что предотвращает  случайный доступ к запрещенной информации. Решаются и такие задачи, как предотвращение утечки информации при рассылке. Например, при передаче сообщения в текст вставляется фрагмент, который разными получателями читается по-разному. Либо каждый читает сообщение, адресованное только ему, остальные пользователи получают бессмысленный набор символов. 
   

2. Экономика и энергетика информатизации

 

     Понятие информационного общества в понимании  американского революционера социологических  исследований Дж.Гэллапа обозначало лишь один из аспектов технологической информатизации, которую пережила социально-экономическая система в ХХв. Первый крупный переход на информационном этапе развития– переход от сферы производства к сфере услуг. Второй переход – к преобладанию отраслей, связанных с продуцированием и передачей информации.

     По  данным экспертов на середину 2007 года, Россия совершит второй переход в ближайшие пять лет. Его особенности заключаются в том, что он затрагивает банковское дело; информационные технологии; образование; научно-конструкторские технологии. Интернет-порог такого перехода – 10% (процент населения, «живущего» в Интернет). Интернет – сфера активного использования, так как происходящее в нем можно использовать для реальной жизни.

     Особенности информационного сообщества:

1. Уникальность товара, которая требуется в наши дни. Если раньше уникальость товаров определялась природными условиями (специализация территорий), то теперь – социальными технологиями (брендинг).
2. Резкое снижение транзакционных издержек. Чем активнее участие в жизни общества, тем ниже транзакционные издержки.