IV064 Informační společnost Jiří Zlatuška 5. října 2009 Informační revoluce Technologická revoluce * Poznatky, * metody a * technické prostředky. Průmyslová revoluce -- emancipace a exponenciální uvolněné síly lidských svalů. Změna struktury a fungování společnosti, změna názorů na svět. Informační revoluce -- emancipace a exponenciální uvolnění lidského myšlení. Fáze průmyslové revoluce * Hromadění vynálezů (navenek se nic neděje) * Nástup revoluce probíhá bez povšimnutí, trvá cca 100 let, po jejím skončení změny ovlivnily celou společnost (život jednotlivců, rodiny, institucí, ekonomiku, politiku, výchovu, vzdělání, volný čas, oděv, způsoby porodu i pohřbu. Fáze průmyslové revoluce - 2 * Chyběly představy o tom, kam, jak rychle a s jakým dopadem revoluce proběhne. Pokusy o usměrňování byly jen z nepatrné části úspěšné. * Po revoluci nastává ustálená fáze bez radikálnějších změn. Nezamýšlené důsledky. Obtížnost předpovědí ve vědeckém a technologickém rozvoji * Roku 1937 ustanovil prezident Roosewelt komisi, která měla radit americké vládě, kde očekávat nejdůležitější vědecký a technický rozvoj * Komise pominula antibiotika (Flemingův objev pocházel z roku 1928), biotechnologii (Weizmannův objev pocházel z roku 1904), fax (patent byl vydán roku 1842), dopravu na bázi proudových letadel (1920), vodíkové elektrické články (1840), synchrotronové záření (1898). Co Rooseweltova komise v roce 1937 také pominula * Jaderné štěpení a jaderná energetika * Lasery * Zobrazování pomocí magnetické rezonance * Laserové disky, CD * Optická vlákna * Elektronová mikroskopie * Palivové články * Magnetoresistence * Radar a sonar * Tranzistor, intgrované obvody * Internet * Antibiotika * Proteinové inženýrství * Struktura DNA * Farmaceutika * Transplantace * Biotechnologie * Genetické identifikace * Antikoncepční pilulky * Imunosupresiva * Priony Informace * Uchovávání informací. * Informace přesahující životnost paměti jednotlivce. * Akumulace poznatků, informační exploze. * Civilizace založená na akumulaci poznatků * Zpracování informací. Uchovávání informací * Písmo (Mezopotámie, Egypt, MohendžoDaro, Čína); rozvinuté užívání již kolem 4. stol. př.n.l. * Médium pro zápis informace odlišné od paměti a ústní tradice (neúspěšné africké civilizace) * Papyrus a papír. Papyrus a pergamen * Papyrus a starověká vzdělanost (Egypt) * Papyrus jako strategický materiál (od ptolemajské dynastie zákaz vývozu) * Pergamen v Řecku a Římě * (První šifrovací metody založené na navinutí proužku pergamenu na hůl a zapsání zprávy napříč.) Papír * Kolem roku 100 př.n.l. vynalezen čínským ministrem orby Tsai-Lun (předtím zápis na bambusové plátky) * Objemová úspornost, * snadná manipulace, * spojování do větších celků (knihy), * manipulace s malými celky (stránky), * snadné vyhledávání (listování). Papír * Šíření výroby papíru z Číny: * Samarkand, Bagdad, 794 * Jemen, Egypt, Palestina, severní Afrika * Pyrenejský poloostrov (Maurové) * Čechy -- 1370 zakládá Karel IV papírnu v Aši (první papírna na sever od Alp). * Švýcarsko 1411, Anglie 1494, Rusko 1576 Knihtisk * Tisk v Číně kolem roku 200 -- pozitivní text v kameni vytlačen a obarven (většina klasických textů). * Deskový tisk od 7. stol., reprodukce textů ve velkém (exploze tisku díky administrativnímu a vzdělávacímu systému dynastie Song 960 - 1269). * Knihy (z čínského ,,king"). * Tisk skládáním z menších bloků od r. 1040 (Bi Sheng). Čínská tiskárna Knihtisk * V Evropě tisk z desek od 14. stol. * Gutenbergův knihtisk od 1452 * Rozdělení textu na písmena (buková písmena, slitina kovů Gutenberg * Příprava liter (matice, slitina) Gutenberg * Tiskařský lis, tiskařská čerň, nanášení barvy na formu; náhrada za otírání a vtlačování Gutenberg Gutenberg, 1452 * 42řádková bible, * původně jen nástroj na odstraňování práce přepisovačů, * 1282 stran, dva díly, * 20 pracovníků, * 290 různých liter včetně ligatur. Knihtisk * V roce 1480 už vyšlo kolem 8000 titulů s celkovým nákladem 1.6 milionů exemplářů. * Kniha se stala užitkovým předmětem. * Obecný vzestup gramotnosti. * Rozšíření vzdělanosti obecně. Další typy uchovávání informace * Jacquardovy děrné štítky na řízení strojů (1801). * 1805 začala revoluce v tkalcovském průmyslu; * 1812 už existovalo jen ve Francii 11 tisíc Jacquardových tkacích strojů. * Použití binárního kódování informace . * 1811 luddité ničí stroje. Abacus (Babylon 3000 př.n.l., Čína) Abacus (Čína) Zpracování informace * Algoritmy výpočtů pomocí abakusu (R/W paměť pro pomoc při výpočtech) * John Napier (1550 - 1617): Napier Bones Stroj z Antikythery * Nález součástek strojku s bronzovými ozubenými kolečky roku 1901 ve vraku lodi u Antikythery (pravděpodobně plující z ostrova Rhodos) * Pochází z období cca 50-100 př. n. l. * Zařízení, které dalších více než tisíc let nemělo obdoby * 30-37 ozubených kol, Hipparchova teorie oběhu Měsíce kolem Země * Polohy Měsíce a některých planet * Jednodušší zařízení tohoto druhu mohly existovat v Bagdádu kolem roku 900 př. n. l. * Technologická znalost tohoto druhu byla na cca tisíc let zapomenuta rekonstrukce Stroj z Antikythery RTG obrázek stroje Schéma stroje^ Zpracování informace * J. Napier: logaritmy * W. Oughtred: logaritmické pravítko (1632) * Po roce 1600 nastává podstatný zlom ve vědeckých metodách díky G. Galileimu a použití matematiky a fyziky W. Schickard (1592 - 1632) W. Schickard (1592 - 1632) * Tübigen * sčítání, odčítání a poloautomatické násobení a dělení * jediný exemplář, který se nedochoval * náčrty nalezeny r. 1957 v dopise Keplerovi Blaise Pascal (1623 - 1662) Blaise Pascal (1623 - 1662) * syn daňového kontrolora; * navrhl 50 modelů kalkulaček; * konečný model z r.1645; * úspěšně získaný patent; * komerční výroba; model Pascaline na trhu r. 1652. Pascaline * sčítačka; * násobení a dělením opakovaným sčítáním resp. odčítání; * lidští počtáři se ukázali jako levnější. ˇ Pascal: ,,Aritmetický stroj vykonává činnosti, které se mysli přibližují více, než jakákoli činnost ostatních živočichů." Gottfried Wilhelm Leibnitz (1646 - 1716) Gottfried Wilhelm Leibnitz * V roce 1671 přidává k Pascalovu návrhu přídavné kolečko na násobení (používáno až do 19. stol.) * model z roku 1694 vyroben pro cara Petra I, * jako diplomatický dar na čínský dvůr. G. W. Leibnitz * ,,Obecná metoda, jíž bude možné všechny pravdy, na které přijde rozum, převést na nějaký typ výpočtu." * zakódování informací o světě * ,,Při vzniku sporu mezi filosofy budou napříště zcela zbytečné jejich vědecké debaty tak, jako je zbytečná pře mezi dvěma počtáři. Bude stačit vzít pero, usednout k počítacímu stroji, a říci druh druhu: ,,Tak si to spočítejme!" Thomas de Colmar * 1820: Thomasův Arithmometr Charles Babbage (1791 - 1871) * Profesor matematiky na Newtonově stolci. * Jeden ze zakladatelů ,,Analytical Society" pro prosazení Leibnitzovo a ne Newtonovo značení v diferenciálním a integrálním počtu. * Napsal 80 prací v matematice, fyzice, astronomii, geologii, ekonomii, statistice, politice a teologii. Charles Babbage (1791-1871) Charles Babbage * Potřeba navigačních tabulek poloh Měsíce. * 1822 Difference Engine pro tabelaci polynomů 6. stupně s tiskem na papír; * cílem ne nahrazení počtářů, ale zkvalitnění práce; * 1833 projekt končí pro nedostatek peněz. * Švédský právník a překladatel (Bocaccio, Scott, Shakespeare) rekonstruoval Differential Engine r.1954. Difference Engine v. 1 Difference Engine v. 1 Babbageův Difference Engine * Technologií roku 1833 bylo nemožné docílit potřebnou stabilitu stroje a docílit přesnost a synchronizaci ozubených koleček. * Časté modifikace plánů, obtížná spolupráce * Malá rychlost nemohla výpočty převratně změnit. * Realizován jen prototyp na výpočet polynomů šestého stupně. Babbageův Analytical Engine * 1837 - myšlenka univerzálního počítacího stroje * Analytical Engine: - vstup/výstup na děrných štítcích; - paměť ze 100 ozubených kol; - aritmetická jednotka (,,mlýn") z ozubených kol a převodů; - převod údajů z paměti do mlýna (,,řetěz" předchůdce sběrnice) * Ruční pohon, úvahy o parním. (,,I wish to God these calculations had been executed by steam" dopis Hershelovi z r. 1931) * Posudek britské vlády: ,,We do not consider that the possibilities of its misuse are any serious drawback to its use or value." Differential Engine v.2 v Kensington Museum Differential Engine v.2 v Kensington Museum Differential Engine v.2 v Kensington Museum Lady Ada Augusta King of Lovelace (1815-1852) * Příkaz cyklu; * principiální možnosti stroje (transformace vs. tvorba nových objektů); * výstup programu pro tento stroj samotný (připravovat a děrovat vlastní programy). Lady Ada Augusta King of Lovelace * Poznámky z roky 1842 ,,Notes on Menebrae" A ­ srovnání DE a AE, schopnost AE provádět symbolické výpočty B ­ popis práce paměti C ­ podrobný popis iterací D ­ abstraktní struktura AE E ­ všestrannost použití AE F ­ možné aplikace G ­ popis výpočtu Bernoulliho čísel ˇOdmítání konceptu umělé inteligence (AE nemůže nic vytvořit, pouze může dělat úkoly, u nichž víme, jak jejich realizaci přikázat). Herman Hollerith (1860 - 1920) * V roce 1888 vyvíjí reprezentaci dat na děrných štítcích. * Potíže se sčítáním lidu v USA z roku 1880, kdy ještě do r. 1887 nebyla data zpracována. * Pomocí děrnoštítkových strojů bylo sčítání v roce 1890 zpracováno za 6 měsíců. * Založena Tabulating machines Corporation a později přejmenována na IBM. Sčítání lidu 1890 na titulní straně Scientific American Herman Hollerith Děrnoštítkové stroje * Výpočet nových astronomických tabulek v r. 1928. * V roce 1933 zřizuje IBM nové Thomas J. Watson Astronomical Computing Bureau. Vannevar Bush * 1945 ­ Memex jako konceptuální stroj pro úschovu velkého množství informací se schopností uchovávat cesty k datům, vazby, obrázky, atd. (hyperlinks) * článek ,,As we may think", červen 1945 Vannevar Bush * Diferenciální analyzátor na mechanickém základě John Vincent Atanasoff (1903 - 1995) ABC - Atanasoff-Berry Computer Iowa State University, 1939: elektronický digitální počítač s binární aritmetikou (cca 330 kg, 300 elektronek, 1600 m drátů, 15 operací za sekundu; umístěn ve sklepě katedry fyziky, rozebrán, když tam potřebovali místo) Konrad Zuse (1910- ) * 1938: elektromechanický binární počítač Z1; * 1940: Z2 jako zdokonalená verze Z1 na bázi telefonních relé. Rekonstruovaný počítač Z1 Konrad Zuse (1910- ) * 1941 v Berlíně sestrojen Z3 řízený lineárním programem; 2600 relé, používal se pro balistické výpočty drah raket V-1,2. * Z1 - Z3 zničeny v r. 1944 při bombardování Berlína. * Z3 měl v roce 1941 binární čísla s pohyblivou čárkou * Z4 s 32bitovým slovem a mechanickou pamětí (1024 slov) vyvezen 1945 do Švýcarska, kde se používal na ETH Zürich do r. 1955. Konrad Zuse (1910-1995) * V roce 1940 navrhli s H. Schreyerem superrychlý počítač na dešifrování zpráv. Doba jednoho roku na postavení tehdy Hitlerovi připadla zbytečně dlouhá... * 1946: jazyk Plankalkül obsahující pole, indexace, záznamy a přiřazovací příkaz * v Plankalkülu napsán první program hrající šachy Bletchley team a elektronický kryptografický počítač Colossus * 1943 v tajném projektu za účasti Alana Turinga (1912-1954) realizována série kryptografických počítačů na rozluštění německého kódu Enigma * Colossus - elektronkový počítač (2000 elektronek) Enigma Turingova Enigma 3 Wheel Bomb Šifrovací stroj na telegrafii Lorenz S4 Colossus - Bletchley park 1943 Colossus - rekonstrukce Colossus - rekonstrukce Harvard Mark I -- 1943 - 1944 * Howard M. Aiken inspirován Babbageovými pracemi získal pro projekt počítače za milion dolarů T. Watsona z IBM * elektromagnetický počítač 15m dlouhý * 72 registrů pro 23bitová čísla, 60 registrů pro konstanty * První verze z laboratoří IBM bez podmíněného příkazu, verze z Harvardu již ho měla. Harvard Mark I -- 1943 - 1944 ASCC - Automated Sequence Controlled Calculator SSEC (Selective Sequence Electronic Calculator) 1948 ENIAC -- 1943 - 1947 * Moore School of Electrical Engineering, Philadelphia; * J.W.Mauchly a J.P.Eckert * 18 000 elektronek chlazených dvěma vrtulemi a leteckými motory * 70 000 odporů * 10 000 kondenzátorů * 30m x 3m x 3m; váha 30 tun, spotřeba 140kW * 5 000 sčítání za sekundu ENIAC -- 1943 - 1947 * John von Neumann navrhl v roce 1947 ,,operační systém" (zapamatované jednoduché programy) * Návrh počítače EDVAC na zpožďovacích linkách -- 100násobné zrychlení -- a dále: - binární aritmetika, - sekvenční zpracování instrukcí, - velká společná paměť pro čísla i instrukce. * Tento návrh se stal základem architektury pozdějších počítačů. ENIAC -- 1946 ENIAC -- 1946 ENIAC -- 1946 Eckert a Goldstine s aritmetickou jednotkou Strom počítačů, 1945-1960 Patent na samočinný počítač * V roce 1973 soud zrušil patent Eckerta a Machlyho z ENIACu, * uznal autorství J. V. Atanasoffovi.