IV064 Informační společnost Jiří Zlatuška 26. září 2011 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. • 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 Difference 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.“ Difference 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 •Odmítání 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 (1910-1995) • 1938: elektromechanický binární počítač Z1 • 1940: Z2 jako zdokonalená verze Z1 na bázi telefonních relé. Rekonstruovaný počítač Z1 Konrad Zuse (1910-1995) • 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.