Чудеса техники

Многочисленные элементы (устройства) компьютера, размещаемые в его системном блоке, можно подразделить всего на пять основных групп. Это центральный процессор, память, шина, блок электропитания и многочисленные аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи (АЦП и ЦАП).

Процессор напрямую соединен с элементами быстрой (оперативной) памяти. Ее еще называют оперативным запоминающим устройством (ОЗУ), или памятью произвольного доступа. При отключении электропитания компьютера она очищается, и все данные, находящиеся в ней, теряются.

В долговременной памяти данные сохраняются и после выключения компьютера. Чаще всего, она больше по объему, чем ОЗУ, хотя и не такая быстрая. Это жесткие, гибкие и оптические диски, магнитная лента и т.д. По шине данные передаются между устройствами системного блока.

АЦП и ЦАП преобразуют информацию из аналоговой формы в цифровую: в наборы чисел, обычно двоичных, и обратно. АЦП и ЦАП называют контроллерами. Любой контроллер содержит микропроцессор, а значит, является компьютером, но только не универсальным, в каком сам установлен, а специализированным.

В микросхемах «запаяны» программы, которые выполняются при включении компьютера и как бы оживляют его, превращая множество соединенных проводками деталей в единое целое — в готовый к работе универсальный преобразователь информации.

Технология микропроцессоров уже приближается к фундаментальным ограничениям. Закон-прогноз Гордона Мура гласит, что плотность транзисторов в микросхеме удваивается каждые полтора года. Как ни удивительно, все последние двадцать лет он выполнялся. Однако, следуя этому закону, к 2010–2020 годам размеры транзистора должны уменьшиться до четырех-пяти атомов. Рассматриваются многие альтернативы.

К технологиям, способным экспоненциально увеличивать обрабатывающую мощность компьютеров, следует отнести молекулярные или атомные технологии; ДНК и другие биологические материалы; трехмерные технологии; технологии, основанные на фотонах вместо электронов, и, наконец, квантовые технологии, в которых используются элементарные частицы.

В XXI веке вычислительная техника сольется не только со средствами связи и машиностроением, но и с биологическими процессами, что откроет такие возможности, как создание искусственных имплантантов, интеллектуальных тканей, разумных машин, «живых» компьютеров и человеко-машинных гибридов.

Сегодня одно из перспективнейших направлений в микроэлектронике — нейрокомпьютеры. Их устройство, или архитектура, иная, чем у обычных вычислительных машин. Микросхемы близки по строению нейронным сетям человеческого мозга. Именно отсюда пошло и название.

Отсюда и особенности нейрокомпьютера. Он способен к обучению, а значит, ему под силу справиться с задачами, которые обычному компьютеру не под силу. Его главный козырь — решение задач без четкого алгоритма или с огромными потоками информации. Поэтому уже сегодня нейрокомпьютеры применяются на финансовых биржах, где помогают предсказывать колебания курса валют и акций. Понятно, что не остались в стороне и военные. Нейрокомпьютеры, распознавая образы, корректируют полет ракет по заданному маршруту.

При всем этом нейрокомпьютеры еще не слишком заметны на рынке компьютерной техники. Однако, по оценкам многих специалистов, а среди них и самый авторитетный — Билл Гейтс, уже через десять лет их доля вырастет до девяноста процентов.

Приятно, что одним из первых совершил прорыв в будущее российский НТЦ «Модуль», выйдя с разработанным им процессором на мировой рынок. Сегодня его приобретают законодатели компьютерной моды.

По сравнению с созданным россиянами нейропроцессором NM-6403 самые быстродействующие на сегодня системы, конкуренты «Интел» и «Тексас инструментс» отстали значительно. Их машины считают в десятки раз медленнее, зато стоят в десятки раз дороже.

Идея полета к Луне возникла как реакция на систематическое отставание американских специалистов от специалистов СССР на начальном этапе освоения космоса. Запуск в СССР первого в мире искусственного спутника Земли был расценен в США как «…уничтожающий удар по престижу Соединенных Штатов». Что касается полетов автоматических станций к Луне, то советские аппараты «Луна-1» и «Луна-2» и здесь оказались первыми. Попытка опередить Советский Союз в запуске в космос человека принесла новое разочарование — первым космонавтом стал советский гражданин Ю.А. Гагарин.

В мае 1961 года президент Джон Кеннеди поставил задачу высадить первых людей на Луне до конца десятилетия, несмотря на то что никто тогда не представлял себе, каким образом это сделать. То была акция политическая — амбициозный ответ Белого дома на первый полет человека в космос. Программа обошлась в 24 миллиарда долларов.

В ходе работ по программе «Аполлон» предстояло решить множество всевозможных научно-технических задач. Прежде всего необходимо было хорошо изучить радиационную и метеорную обстановку на трассе полета, а также особенности лунной поверхности. Для этой цели американские специалисты с 1958 года запускали аппараты «Пионер», уступившие в 1961 году место новым станциям «Рейнджер». Однако до 1964 года все запуски приносили разочарование, ни один аппарат до «Рейнджера-7» не выполнил полностью свои задачи. В мае 1966 года начались исследования с помощью аппарата «Сервейор», предназначавшегося для посадки на Луну. В августе того же года был запущен первый аппарат серии «Лунар орбитер», сфотографировавший поверхность Луны с селеноцентрической орбиты для составления карт и выбора места посадки будущих экспедиций.

Под руководством известного немецкого специалиста в области ракетной техники Вернера фон Брауна были разработаны мощные ракеты-носители, способные вывести на околоземную орбиту более 100 тонн полезной нагрузки. Первый полет «Сатурна-1» состоялся 27 октября 1961 года. Сама ракета весила 512 тонн, а выводить в космос могла до 10 тонн. В 1966 году «Сатурн-1B» доставил на орбиту 18 тонн груза. Непосредственно для полета на Луну предназначалась трехступенчатая ракета-носитель «Сатурн-5». Первый запуск этой огромной, достигавшей в длину почти 111 метров, ракеты состоялся 9 ноября 1967 года. На орбиту высотой 185 километров «Сатурн-5» мог доставить 139 тонн полезного груза, а при выводе на траекторию полета к Луне — до 50 тонн. Масса кораблей «Аполлон» составляла от 42,8 до 56,8 тонн.

С марта 1965 года по ноябрь 1966 года на двухместном космическом аппарате «Джемини» совершили полеты десять экипажей, а с октября 1968 года начались космические эксперименты на корабле «Аполлон». Не все протекало гладко, были обычные для этапов экспериментальной отработки космической техники отказы аппаратуры и прочие неполадки. Астронавтам пришлось познакомиться и с космическим укачиванием. В той или иной форме воздействие невесомости почувствовали на себе примерно треть астронавтов. Они испытывали расстройство желудка, подташнивание, рвоту.

Каждый полет на «Аполлоне» был заметным шагом вперед по сравнению с предшествующим, в каждом полете был новый элемент, впервые отрабатываемый на орбите. С начала 1964 года на Луну успешно сели четыре зонда «Рейнджер», совершили мягкую посадку пять станций «Сервейор», а на ее орбиту были выведены три спутника «Орбитер».

Первый «Аполлон» с тремя космонавтами на борту должен был отправиться в экспериментальный полет вокруг Земли в начале 1967 года. А потом через год, как предсказывали оптимисты, к Луне мог бы отправиться первый экипаж.

Эти планы нарушила роковая пятница 27 января.