Tema 14 . Razvoj i primena informacionih tehnologija

1. Tema 14.Razvoj i primena informacionih tehnologija Osnovi informacione tehnologije Profesor dr Boško Rodić, dipl. inž.

2. Pitanja 1. Uvod 2. Hardver 3. Softver 4. Personalne identifikacije 5. Veštačka Inteligencija 6. Da li postajemo gluplji?

3. 1. Uvod • Nalazimo se u prostoru i vremenu koji obeležavaju razdoblja između epoha i milenijuma. • Postojanje ljudskog roda na Planeti obeležavaju tri epohe: • agrarna (motika) • Industrijska (elevator) • Postindustrijska (IT).

4. 2. Hardver • Osnovni pristupi pri razvoju i primeni hardvera jesu i biće: • manji i laganiji hardver, • uvećavanje memorije i brzine rada, • pronalaženje novih materija – memorijskih nosioca, • povećanje funkcionalne inteligencije, i • objedinjavanje informaciono-komunikacionih tehnologija u jedinstvenu funkcionalnu celinu.

5. 2. Hardver • Svetlosni računar • Molekularni računari • Biološki računari • Čuvari zdravlja • Kamera raspoloženja • Čipovi za pomoć • Računar u odeći 8. Senzorske minđuše 9. Prsten sa senzorom 10. Digitalni sat 11. Elektronska sočiva 12. Senzorske naočare 13. Uređaji u obliku olovaka 14. 3D štampač

6. 2.1. Svetlosni računar Usmerenost prema istraživanju lasera najverovatnije u najskorijem vremenu, omogučiće izradu optičkih kola koja će doprineti unapređenju internacionalnih tehnologija. Istraživanja u ovoj oblasti dignuta su na veoma visok nivo korišćenjem tehnologija atomskih razmera i kvantnom fizikom za ispitivanje poluprovodničkih lasera. Pristup u ovom istraživanju navodi nas na zaključak da će polu-provodnički laseri zameniti elektronske - silicijumske čipove kao prevaziđene.

7. 2.1. Svetlosni računar Intel je (2010) objavio da je postigao veliki napredak u pokušajima da umesto elektrona za prenošenje podataka unutar kompjutera koristi svetlosne zrake. Kompanija je razvila prototip koji predstavlja prvu na svetu vezu za prenos optičkih podataka sa integrisanim laserima zasnovanu na silicijumu. Ta veza ima sposobnost prenosa podataka na većim razdaljinama i mnogo je brža u odnosu na današnju tehnologiju zasnovanu na upotrebi bakra, što predstavlja prenos od 50 Gb podataka u sekundi. Ovo omogućava prenos celog HD filma u samo jednoj sekundi.

8. 2.1. Svetlosni računar

9. 2.2. Molekularni računari Istraživanja komponenata za molekularne računare, čije bi se veličine približavale zrncu peska, graniče se fantastikom i neverovatnošću. Istraživači u ovoj oblasti ohrabreni su pronalaskom računarskog prekidača nazvanog logičko kolo, veličine jednog molekula.

10. 2.2. Molekularni računari Ovaj pronalazak otvara mogućnost izrade čipova sa neverovatnim ali očekivanim milijardama puta bržim i manjim od sadašnjih.

11. 2.2. Molekularni računari Tim naučnika iz Japana i Sjedinjenih Američkih Država okrenuo je novu stranicu (2010) u istoriji računarstva. Uspeli su da konstruišu računar koji je "debeo" samo dva molekula, a koji po svojim osobinama i načinu rada više liči na ljudski mozak nego na elektronski uređaj. Supertanki računar koji još uvek nema zvanično ime tek se nalazi u razvojnoj fazi, a može da rešava složene matematičke probleme i da se, slično mozgu, vremenom razvija i da rešava mnogobrojne operacije istovremeno.

12. 2.2. Molekularni računari Savremeni računari rade na zadivljujućim brzinama, izvršavajući po 10 triliona (1012) operacija u sekundi, s čime se molekularni kompjuter ne može nositi. Ipak, dok klasični računari mogu da obavljaju jednu po jednu operaciju, molekularni računar je u prednosti, jer istovremeno može da izvršava hiljade naredbi. "Kao i u ljudskom mozgu, neuroni 'ispaljuju' impulse s maksimalnom brzinom od 1.000 impulsa u sekundi, ali brojnost neurona u računaru osigurava dosad nezamislive performanse", kaže Anirban Bandyopadhyay, fizičar s Japanskog nacionalnog instituta za tehničke nauke u Tsukuba-i. Ovo je podatak iz 2010.

13. 2.2. Molekularni računari Međutim, novi informatički džin, izrađen u Ouk Ridž Nacionalnoj Laboratoriji Američke agencije za energiju (DOE) u Tenesiju, koji je predstavljen početkom nedelje (ojavljeno 03.11.2012), biće deset puta brži i pet puta energetski efikasniji od svog prethodnika Jaguara. Teoretski, Titanov maksimum je 20 petaflopsa (1015) - 20 kvadriliona kalkulacija u sekundi - sa 299.008 procesora (CPU) i 18.688 grafičkih jedinica (GPU) on će omogućiti naučna otkrića u rekordnom vremenu.

14. 2.3. Biološki računari Biološki računari su još jedan izazov za naučnike. U mnogim zemljama nauč-nici istražuju preduslove za izradu bioloških računara. Ima istraživača koji na ovom stepenu razvoja obrću logičke, istraživačke i funkcionalne osnove, ističući orijentaciju izrade računara koji simulira funkcije ljudskog mozga. Ljudski mozak nije istražen do kraja: biološki, biofizički, biohemijski, funkcionalno... Otuda su navedene istraživačke orijentacije preuranjene.

15. 2.3. Biološki računari Ne treba zanemariti na ovom stepenu razvoja naučna traganja u sferi funkcionalne analogije izmedu bioloških i veštačkih sistema. Istraživači su razvili razne računarske komponente, pod zajedničkim nazivom biobit, koji simuliraju različite radnje (traženje hrane, kretanje...) svojih bioloških uzora: mrava, crva, zrikavaca...

16. 2.3. Biološki računari DNK (dezoksirbonukleinska kiselina) u proračunavanju nadmašuje sve računare sveta. Ova činjenica privlači pažnju istraživača. Koristeći odsečke DNK kao bitove podataka, hemijskim putem mogu se uspostaviti trilioni molekularnih lanaca, dajući u realnom vremenu rezultate za koje bi sadašnje supermašine - računari utrošile vekove na obrađivanje. Naučnici tvrde da su našli ulaznicu za otpočinjanje istraživanja računara za strahopoštovanje koji bi funkcionisali na bazi DNK čipova. U ovoj fazi je pronađen postupak za utiskivanje DNK na staklene čipove. Očekujemo usavr-šavanje DNK čipova koji će biti osnovna komponenta DNK računara.

17. 2.3. Biološki računari

18. 2.3. Biološki računari

19. 2.3. Biološki računari

20. 2.3. Biološki računari Skladištenje informacija unutar DNK lososa

21. 2.3. Biološki računari Losos, vrlo cenjena i kvalitetna riba. Pogotovo kada neko zna da ga spremi. Održava cele zajednice ribara širom sveta (žive na lovu i prodaji lososa) i vrlo je važan činilac ekosistema. Od skora, pokazalo se, imaju još jednu vrlinu, barem sa naše tačke gledišta: u stanju su da skladište podatke. Konkretno, njihova dezoksiribonukleniska kiselina (DNK) je ustanju da se ponaša kao skladište informacija. DNK je inače nosilac informacija i genetičkog materijala, koje omogućavaju stvaranje novog organizma. Ovde ne pričamo o tim informacijama, nego o korišćenju gradivne komponente života kao opšte skladište bilo kojih informacija.

22. 2.3. Biološki računari Naučnici sa nacionalnog Tcing Hua univerziteta (Tsing Hua) u Tajvanu i Karslrue (Karlsruhe) tehnološkog instituta u Nemačkoj su napravili WORM (write-once-read-many-times) memoriju. Naziv proizilazi iz činjenice da se u taj memorijski „blok“ može upisati jedan podatak, samo jednom, ali se stalno može iznova čitati. Nešto poput CD-ova, iz vremena kada su počeli da se koriste u kompjuterskoj tehnologiji. Nova, specijalna memorija je sastavljena od elektroda, srebrnih nano čestica i DNK lososa. Treba imati na umu da trenutna verzija ovog uređaja predstavlja dokaz da osmišljeni koncept funkcioniše. Međutim, istraživači ističu poseban potencijal korišćenja organskih materijala u proizvodnji memorijskih modula: mogu biti jeftinijiod dosadašnjih modula koji koriste neorganske materijale (npr. silikon).

23. 2.3. Biološki računari Memorijski uređaj je napravljen od vrlo tankog sloja (film) DNK lososa, koji je prožet sa atomima srebra (Ag). Ova, svojevrsna, mešavina organskog i neorganskog materijala je, zatim, postavljena između dve elektrode. Kada se ovako sastavljen modul izloži ultra ljubičastom zračenju, atomi srebra se grupišu u celine veličine nano čestica (10-9m i manje). Kada na elektrodama nema napona ili se propušta kroz njih vrlo nizak napon, tada kroz DNK (ozračen ultra ljubičastim zračenjem) prolazi slaba struja. Ovakvo stanje bi odgovaralo isključenom  uređaju (off). Kada se jednom kroz elektrode propusti veći napon, za određenu vrednost (prag), kroz DNK počinje da teče struja. Ovo stanje prestavlja uključen uređaj (on).

24. 2.3. Biološki računari Ovo nije jedino istraživanje koje razmatra ovakve primene DNK. Istraživači pri Imperijalnom koledžu u Londonu (Imperial College London) su već napravili osnovnalogička kola. Sa druge strane Atlantskog okeana, američki naučnici su genetski projektovali verziju E. coli u čijoj se DNK rešavaju bazični matematički problemi. Nešto kao živi mikro kompjuter.

25. 2.3. Biološki računari Ovo nije jedino istraživanje koje razmatra ovakve primene DNK. Istraživači pri Imperijalnom koledžu u Londonu (Imperial College London) su već napravili osnovnalogička kola. Sa druge strane Atlantskog okeana, američki naučnici su genetski projektovali verziju E. coli u čijoj se DNK rešavaju bazični matematički problemi. Nešto kao živi mikro kompjuter. Knjiga od 53.000 reči, 11 ilustracija i jednim kompjuterskim programom, stala je u lance DNK što je do sada najveća količina podataka sačuvana u veštačkom genetskom materijalu.

26. 2.3. Biološki računari Značaj ovog  poduhvata naučnika sa Harvarda leži u tome što bi njegovim daljim usavršavanjem i primenom u budućnosti, bar tako kažu, bili rešeni problemi čuvanja arhivske građe, jer su kapaciteti DNK za skladištenje podataka ogromni. Osim toga, ovaj postupak bi, prema procenama stručnjaka, za deset godina mogao da bude jeftiniji od upotrebe konvencionalnih uređaja na kojima danas u digitalnoj formi čuvamo knjige, fotografije, muziku, video-snimke... Primera radi, u jedan gram DNK može da stane i do 455 milijardi gigabajta (1018 bajta) što je količina podataka za čije bi skladištenje bilo potrebno 100 milijardi de-ve-dea.

27. 2.3. Biološki računari Kako prenose internet portali, Džordž Črč, član tročlanog tima istraživača, napisao je u žurnalu „Nauka” da je količina od 5,27 megabajta, koliko su u ovom eksperimentu smestili u DNK, za 600 puta veća od do sada najveće količine nebioloških podataka skladištenih na ovaj način. „Kada bi se podaci čuvali u DNK, na uređaj veličine palca mogao bi da stane celi Internet”, rekao je Črč.

28. 2.3. Biološki računari Budući da se digitalni podaci inače čuvaju u obliku binarnog koda (sve informacije pretvaraju se u niz nula i jedinica), naučnici su i ovde napravili svojevrstan binarni sistem pretvarajući dielove nukleotida, osnovne jedinice građe DNK, u nule i jedinice. Adenin (A) i citozin (C) predstavljali su nulu, a guanin (G) i timin (T) jedinicu čime je smanjena mogućnost greške. U okviru eksperimenta razvijen je i sistem pomoću kojeg se ta veštačka DNK ugrađuje u čipove sa kojih se kasnije podaci mogu čitati na isti način kao kada se tumače tragovi DNK iz arheološke građe. Naučnici objašnjavaju da ovaj metod ne bi mogao da se primenjuje na DNK živih organizama, jer bi se verovatno podaci u živoj ćeliji izmenili ili bi bili obrisani zbog njenog funkcionisanja.

29. 2.4. Čuvari zdravlja Usavršavanje prenosnog uređaja, nazvanog anđeo čuvar, daje dodatne mogućnosti za očuvanje zdravlja i lečenje bolesti. U anđeo čuvar skladište se svi zdravstveni podaci korisnika. Ako dođe do povrede ili oboljenja lekar i zdravstvena institucija doznaju posredstvom anđela čuvara prethodno zdravstveno stanje ili bolesti koje mogu biti od značaja za lečenje novonastalog zdravstvenog poremećaja.

30. 2.5. Kamera raspoloženja Lična mala kamera koja se može prikriti u odeći „opaža" i registruje raspoloženje – psihičko stanje nosioca. Ista kamera može se koristiti za snimanje kućnog filma.

31. 2.6. Čipovi za pomoć Instalirani čipovi i elektronski sklopovi instalirani u mozak povećavaju čujnost gluvima. Tako instalirani uređaji spojenih elektroda sa računarom pomažu oduzetim osobama, lekarima iskazuju zahteve ili pokreću kućne uređaje.

32. 2.7. Računar u odeći Odevni računari instalirani su u odeću koju korisnik oblači. Ovi mini prenosni računari obezbeđuju više usluga, od video konferencije preko Interneta do opažanja prostora. Počelo je sa primopredajnikom koji je načinjen od savitljivih elektronskih kola, ušivenih u prilagođenu odeću. Primopredajnik upozorava korisnika na objekte koji su van njegovog vidokruga. Normalno mogu obavljati i druge računarske funkcije. Odevni računari su spoj bežične komunikacije, projektovanja slike koju vidimo i telesnih senzora. Za očekivati je da bi ova vrsta odevnih predmeta uskoro mogla biti modni hit.

33. 2.8. Senzorske minđuše U minđuše se ugrađuju minijaturni senzori npr. za merenje krvnog pritiska. Senzor može slati podatke na računar korisnika ili lekara o mogućem stresnom stanju, umoru ili uzbuđenju. Učesnici u međusobnoj komunikaciji koji koriste ovaj senzor prilagođavaju komunikacije, svoje ponašanje i raspoloženje prema stanju drugih učesnika.

34. 2.9. Prsten sa senzorom U prsten se ugradi senzor za opažanje provodljivosti kože, na osnovu čega može da se utvrdi npr. da li je neka web stranica interesantna za korisnika i da o tom prenese instrukcije bežičnim putem i obavesti lični računar da traga za sličnom web stranicom i da je „preporuči". Usavršava se i računarski prsten sa sveopštim čitačem proizvodnih kodova s malim monitorom. Ovim prstenom možemo preko čitanja kodova dobiti odgovarajuće informacije o proizvodu u prodavnici ili na bilo kojem mestu gde se koriste odgovarajući kodovi.

35. 2.10. Digitalni sat Uređaj čine funkcionalni spoj digitalnog ručnog sata i mobilnog telefona. Na sadašnjem nivou primene sat omogućava razgovor u trajanju od 90 minuta. Sadašnja istraživanja usmerena su da ovaj sat uspostavlja vezu sa računarom komunikacionim kanalom od infracrvenih zraka.

36. 2.11. Elektronska sočiva Elektronska sočiva su napravljena od dijamanata u koje su ugrađeni minijaturni laseri i ogledala za neposredno prikazivanje video informacija u oči korisnika. Korisnici mogu da proučavaju virtualnu mapu, čitaju elektronsku poštu, skeniraju članke ili pretražuju web stranice.

37. 2.12. Senzorske naočare U senzorske naočare su ugrađeni senzori koji prate grčenje mišića, pokrete obrva i trepavica i čela. Od naočara računar prihvata signale na osnovu kojih pravi grafički prikaz emocionalnog stanja korisnika. Računar posredstvom komunikacione mreže prosleđuje sliku osećanja, tako da ostali učesnici u video komunikaciji ili u on-line predavanjima mogu da ih precizno prate. Mobilna televizija u naočarima je ugrađen mali računarski ekran (u okvir naočara). Posredstvom antene primaju se TV signali koji se pretvaraju u računarske slike. Odašiljanje slika u video polje očiju i realizuje se kroz prizme u sočivima. Korisnik u pokretu može da prati TV emisije.

38. 2.13. Uređaji u obliku olovaka Pametna olovka kao svaka druga može se koristiti za pisanje po bilo kojoj površini. Mikro čip koji se nalazi na vrhu, posredstvom komunikacionog dodatka, snimljeni rukopis prenosi do računara. A prilagođeni softver u tekst razumljiv računaru. Ovaj uređaj se usavršava i biće jedan od konkurenata za potpunu zamenu tastatura. Debela pisaljka - inteligentna olovka ima oblik debele pisaljke sa tastaturom i ekranom. Korišćenjem ove olovke možemo napisane reči prebaciti u računarske podatke i surfovati Internetom. Kao posrednik prebacivanja reči i surfovanja na Intenetu koristi se inteligentni agent nazvan „Radar".

39. 2.14. 3D štampač – teleportacija i kloniranje su mogući Jedna nova tehnologija preokrenuće sve ove trendove i vratiće kreativnost i inovativnost nazad u opipljiv, realni svet. A to je trodimenzionalna štampa. Ukratko, radi se o mašinama koje mogu stvoriti bilo koji predmet od bilo kog materijala ili kombinacije materijala: plastike, metala, drveta, gume i tako dalje. Ove mašine postoje i usavršavaju se poslednjih 20 godina, ali su sada došle do nivoa kada njihova primena postaje dostupna svima

40. 2.14. 3D štampač – teleportacija i kloniranje su mogući Jedna nova tehnologija preokrenuće sve ove trendove i vratiće kreativnost i inovativnost nazad u opipljiv, realni svet. A to je trodimenzionalna štampa. Na slici desno – kućni 3D štampač.

41. 2.14. 3D štampač – teleportacija i kloniranje su mogući Sve što je potrebno ovim mašinama da bi stvarale predmete su fajlovi sa 3D nacrtom, koji se mogu preuzeti sa Interneta, i sirov materijal, kao što klasični štampači koriste boju. Nakon toga, mašina pravi predmet iz velikog broja slojeva koje štampa i lepi jedan preko drugog. U vrlo bliskoj budućnosti svaka kuća će imati po jedan ovakav uređaj koji će moći da stvara sitnije predmete poput čaše, cipele, posuđa ili sitnijeg nameštaja, a radnje za štampanje krupnijih predmeta biće na svakom koraku.

42. 2.14. 3D štampač – teleportacija i kloniranje su mogući Već danas ove mašine su na nivou da mogu da odštampaju preciznu repliku kompletnog motocikla, sa motorom, točkovima i svim ostalim delovima. Sipate u njega benzin, upalite motor i vozite – radi najnormalnije. Takođe, ogromna primena je i u medicini – štampaju se proteze, veštačke kosti i delovi tela koji se savršeno uklapaju u organizam. U budućnosti se planira i štampanje mekanog tkiva – organa koji su određenog tkiva i veličine po želji.

43. 2.14. 3D štampač – teleportacija i kloniranje su mogući Novina ovog izuma je i to što mogu da se prave predmeti poput naoružanja. Već sada na Internetu se mogu skinuti fajlovi za štampanje raznih vrsta pištolja, bez serijskog broja, bez ikakvih tragova. Mogućnosti primene u kriminalu i terorizmu su neslućene i zastrašujuće. Jedan od razloga što Amerika (SAD) ulaže veliki novac u razvoj ove tehnologije jeste to što su videli šansu da vrate proizvodnju iz Kine u Ameriku. Koliko god bila jeftina radna snaga u Aziji, kada se uračunaju i troškovi transporta, ispada da je mnogo jeftinije napraviti bezbroj ovakvih mašina koje će u lokalu praviti mnoge stvari koje sada prave Kinezi. Još jedan detalj koji govori u prilog tome je mogućnost ovih mašina da same sebe kopiraju. Jedna mašina može da stvori neograničen broj novih, identičnih, i tako u nedogled. Zvuči kao naučna fantastika, ali potpuno je realno.

44. 2.14. 3D štampač – teleportacija i kloniranje su mogući http://en.wikipedia.org/wiki/3D_printing http://www.forbes.com/sites/ciocentral/2012/12/07/manufacturing-the-future-10-trends-to-come-in-3d-printing/

45. 2.14. 3D štampač – 10 trendova 1. 3D štampa postaje industrijska grana. Rezervisana,na primer, za prototipove i igračke, 3D štampa već tako postaje industrijskagrana. Miveć sada letimo avionom koji uključuje 3D odštampane komponente. Avion je lakši i efikasnije troši gorivo. Tehnologija će takođe početi da usvaja direktnu proizvodnju specijalizovanih komponenti u industrijama poput odbrane i motornih vozila. Generalno, broj 3D štampanih delova u avionima, automobilima, pa čak i kućanskim aparatima će se povećavati bez našeg znanja.

46. 2.14. 3D štampač – 10 trendova 2. 3D štampanje počinje da produžava život. 3D-štampani medicinski implantati će poboljšati kvalitet života nekog bliskog nama. Jer 3D štampanje omogućuje da proizvodi budu prilagođeni u sladu sa(tačnim) oblikom tela. Ona se danas koristi za izradu boljih titanijumske implanta kostiju, protetičkih udova i ortodontskih uređaje. Eksperimenti u štampanju mekog tkiva su u toku, a uskoro može se dogoditida se štampane vene i arterije koriste u operacijama. Današnja istraživanja u medicinskim aplikacijama 3D štampe pokrivaju nano-medicinu, lekove, pa čak i štampanje organa. 3D štampa moglabi jednog smanjiti, ako ne otkloniti, nedostatak organa donatora

47. 2.14. 3D štampač – 10 trendova 3. Prilagođavanje postaje norma. Kupićemo proizvod, prilagođen našim tačnim specifikacijama, što omogućuje 3D štampa i isti će biti dostavljen na naš kućni prag. Inovativne kompanije će koristiti 3D tehnologiju štampe da sebi daju konkurentsku prednost, nudeći prilagođavanje po istoj ceni kao i svoje standardne konkurentskim proizvodima. Menadžeri će prilagoditi svoju prodaju, distribuciju i marketing kanale da iskoriste svoje sposobnosti da obezbede prilagođavanje direktno kupcu. Prilagođavanje će takođe igrati veliku ulogu u zdravstvenim uređajima kao što su 3D odštampana slušna pomagala i veštački udovi.

48. 2.14. 3D štampač – 10 trendova 4. Proizvod inovacija je ubrzan. Sve od novih modela automobila, do boljih kućnih aparata, će biti projektovano brže, donoseći nam za krtako vreme veći broj inovacija.Brza izrada prototipova pomoću 3D štampača smanjuje vreme da se izmeni koncept u proizvodno-spremnom dizajnu. Rezultat će biti bolji proizvodi, namenjeni brže.

49. 2.14. 3D štampač – 10 trendova 5. Nove kompanije razvijaju inovativne poslovne modele zasnovane na 3D štampi. Vi ćete investirati u IPO (Input Process Output) 3D štamparija kompanije. Start-up kompanije će cvetati kao generacije inovatora, hakera i koristiće mogućnosti 3D štampe za stvaranje novih proizvoda ili pružanje usluga na rastućem tržištu 3D printera. Neka preduzeća će i propasti, neka i naprasno krahirati, ali 3D štampanje će iznedriti nove i kreativne poslovne modele.

50. 2.14. 3D štampač – 10 trendova 6. “Prodavnice” sa 3D štampom biće otvorene u tržnim centrima. 3D štampanje prodavnice će početi da se pojavljuju na prvom servisiranja lokalnim tržištima sa visokim kvalitetom 3D štampanja usluga. Prvobitno dizajniran za brzi servis-prototipova i drugih niša mogućnostima, ove prodavnice će grana u potrošačkom tržištu. Kao trgovci počinju da "isporuči dizajn, a ne proizvod", lokalna 3D štamparija će jednog dana biti tamo gde si pokupiti prilagođene, lokalno proizvedenih proizvoda, baš kao što pokupi svoje štampane fotografije iz lokalne Ualmart danas.