Коронавирус. Ответы на главные вопросы

стопкоронавирус.рф

Коронавирус. Официальная информация на www.mos.ru

Льготы, отсрочки и налоговые послабления: как защитят бизнес во время коронавируса

Меры Правительства РФ по борьбе с коронавирусной инфекцией и поддержке экономики

Меры поддержки в условиях COVID-19. Специальный раздел на сайте Государственной Думы ФС РФ

ПРОФИЛАКТИКА ИГРОВОЙ И КОМПЬЮТЕРНОЙ ЗАВИСИМОСТИ ДЕТЕЙ И ПОДРОСТКОВ

Виртуальный мир компьютерных игр, в которые играют дети, зачастую жесток и беспощаден, настроен враждебно к виртуальному герою. Сам же герой противостоит этому миру, имея для этого всё необходимое: силу, ум, знания, оружие, средства защиты и т.д. Ему приходится «убивать» компьютерных «врагов», а те, в свою очередь, пытаются «убить» его. Ребёнок или подросток, находясь, длительное время в такой среде, переносит законы игры в реальный мир: начинает чувствовать себя неуязвимым, считает, что большинство людей враждебно настроены, и мир в целом является более опасным, чем есть на самом деле. Такие игры для большинства детей и подростков служат поводом к неосознаваемому изменению своего отношения к миру, обществу, к себе самому, что в конечном итоге приводит к усилению дезадаптации, повышению уровня тревожности. В результате бесконтрольного времяпровождения у компьютера дети становятся излишне раздражительными, вспыльчивыми, эмоционально неустойчивыми.

По результатам исследований специалистов американской Академии детских врачей, и досуг перед монитором изменяет мышление и восприятие детей, ведет к утрате способности к внутренней речи. Быстрая смена картинок является причиной того, что для маленьких компьютерных игроманов реальная жизнь как будто замедляется: они начинают скучать на уроках. Другая опасность чрезмерного погружения в виртуальный мир – потеря способности различать вымысел и реальность. В некоторых случаях это может привести к психическим расстройствам.

Родителям следует также уделять внимание тому, сколько времени ребенок тратит на просмотр телевизора. Просмотр телевизионных программ детям до двух лет не рекомендуется. Быстрая смена кадров на экране отрицательно воздействует на развитие мозга, который в этот период как раз учиться создавать образы. Телевизор весьма опасен: он лишает детей возможности избирательно направлять свое восприятие и память. Специалисты-психологи также связывают замеченный в последнее время рост речевых расстройств у детей с тем, что юные зрители проводят перед экраном гораздо больше времени, чем это допустимо.

Возникновение компьютерной и игровой зависимости характеризуется следующими стадиями:

• Увлечённость на стадии освоения.
  Она свойственна ребёнку в первый месяц после приобретения компьютера. Это необычно, забавно и чрезвычайно интересно. В этот период долгое сидение за компьютером не превышает одного месяца, а затем интерес идёт на убыль. Может произойти нормализация режима, при котором возникают паузы, когда ребёнок переключается на что-то более для него интересное. Но если выхода из данной стадии не происходит, то возможен переход во вторую стадию.
• Состояние возможной зависимости.
  Сильная погружённость в игру, пребывание за компьютером более 3 часов в день, снижение уровня учебной мотивации, падение успеваемости, повышенный эмоциональный тонус во время игры, негативное реагирование на любые препятствия, мешающие игре. В общении любимой темой становиться обсуждение компьютерной игры, происходит сужение круга общения, иногда нарушение сна и прочее.
• Выраженная зависимость.
  Ребёнок не контролирует себя, становиться эмоционально неустойчивым, в случае необходимости прервать игру начинает сильно нервничать, реагирует эмоционально или никак. В случае насильственного вмешательства в процесс игры, подросток может уйти из дома, много времени проводить в игровых клубах или у друзей. Неряшливость в одежде, безразличие ко всему, что не касается его увлечения, пропуски уроков, снижение успеваемости. Также становятся характерными тревожность и возбудимость, рассеянность, рассредоточенность внимания вне игровой деятельности. Очень сильно заметно угасание интереса к общению, происходит полная замена друзей компьютером.

Если ребёнок не получает квалифицированной помощи на данной стадии, есть опасность перейти в 4-ю стадию.

• Клиническая зависимость.
  Пребывание за компьютером до 16-18 часов в сутки. Периодическое расстройство желудка (без каких-либо диагностируемых диагнозов). Вероятнее всего, что молодой организм, таким образом, проявляет защитные реакции – боли и проблемы с желудочно-кишечным трактом. Наблюдаются серьёзные отклонения от нормы в поведении, реакциях, неадекватная эмоциональность либо заторможенность. Наличие импульсивности в поведении, истеричность, резкая смена эмоций в их крайнем проявлении. Отсутствие эмоционального и поведенческого самоконтроля.

Подросток начинает слышать голоса, команды, взгляд отсутствующий, пустой, потухший, потеря аппетита и интереса к жизни.
Наступают необратимые изменения в мозге подростка. Нередко необходима изоляция и лечение, как при шизофрении. На данной стадии подростку необходима помощь квалифицированного психиатра, а психолог может выполнять только функцию диспетчера.

В процессе формирования компьютерной и игровой зависимости у детей четко просматривается причинно-следственная связь между недостатками в воспитании и наличием зависимости. Авторитарный стиль в воспитании, эмоциональный дефицит, педагогическая запущенность, отсутствие нравственных аспектов в воспитании, бездуховная атмосфера внутри семьи, разобщенность между родителями, а также так называемые телевизионные семьи – всё это приводит к уязвимости в развитии эмоциональной саморегуляции, низкой способности к быстрому восстановлению сил, неспособности контролировать свои чувства, лености, безответственности, социальной дезадаптации. Наличие таких результатов в воспитании детей должна насторожить родителей, т.к. в них кроется предрасположенность к различным проблемам, в том числе и к компьютерной зависимости.
Здоровое отношение к компьютеру возникает тогда, когда родители относятся к нему не как к демону и не как к средству спасения от трудностей воспитания, а всего лишь как к одному из бытовых приборов.
Компьютерная игра должна:

1. Развивать.
2. Не содержать бранных слов и выражений.
3. Не формировать циничного отношения к действительности.
4. Не содержать агрессивной информации.
5. Не вызывать привыкания к боли, драматическим ситуациям.
6. Не учить противозаконным поступкам.
7. Не уродовать внешний облик человека.
8. Не содержать сексуальной тематики.

Цензуре родители должны подвергать и фильмы, которые смотрят их дети. Самый оптимальный вариант, когда родители оставляют мало времени своему ребёнку на игру в компьютерные игры, т.к. он занимается в спортивной секции, музыкальной школе, кружке и т.д.

Некоторые правила техники безопасности для родителей:

• Для детей 7-12 лет компьютерная норма составляет 30 минут в день, не чаще чем 1 раз в два дня.
• Для подростков 12-14 лет – можно проводить у компьютера 1 час в день.
• От 14 до 17 лет максимальное время, проводимое ребёнком за компьютером –1,5 часа в день.
• Взрослым нежелательно работать за компьютером более 3 часов в день.
• Необходимо иметь выходной день один раз в неделю, когда за компьютер не садишься вообще.

СОВЕТЫ РОДИТЕЛЯМ ПО ПРЕДОТВРАЩЕНИЮ РАЗВИТИЯ КОМПЬЮТЕРНОЙ ЗАВИСИМОСТИ У ДЕТЕЙ

Часто причиной возникновения компьютерной зависимости у детей и подростков становятся неуверенность в себе и отсутствие возможности самовыражения. В таких случаях родители должны поддержать ребенка и помочь ему разобраться с возникшими проблемами.
Абсолютно неправильно критиковать ребенка, проводящего слишком много времени за компьютером. Это может только углубить проблему и отдалить ребенка от родителей.

Если ребенок страдает игровой завистью, нужно постараться понять его и в какой-то мере разделить его интерес к компьютерным играм. Это не только сблизит ребенка с родителями, но и увеличит его доверие к ним, а значит, ребенок с большей уверенностью будет следовать советам родителей и с большим доверием делиться с ними своими проблемами. Критика воспринимается ребенком, как отказ родителей понять его интересы и потому вызывает замкнутость и в некоторых случаях агрессию.
Основной мерой предотвращения возникновения зависимости любого типа у детей является правильное воспитание ребенка. При этом важно не ограничивать детей в их действиях (например, запрещать те или иные игры), а объяснять, почему то или иное занятие или увлечение для него не желательно.

Рекомендуется ограничивать доступ детей к играм и фильмам, основанным на насилии. В то же время, если ребенок все же встретился с такой информацией нужно в доступной форме объяснить ему, почему такая информация для него опасна и почему он не должен стремиться узнать ее. Категорический запрет того или иного вида информации безо всяких объяснений только увеличит интерес ребенка к этой информации, а существование запрета сделает невозможным обсуждение проблемы между родителями и ребенком.
Дети и подростки нуждаются в самовыражении. За неимением других средств выражения своих мыслей и энергии они обращаются к компьютеру и компьютерным играм, которые создают иллюзию реальности безграничных возможностей, лишенной ответственности. Такая иллюзия оказывает разрушительное действие на психику.

Что делать, чтобы ребёнок не стал зависимым от компьютера?

1. Родители должны познакомить своего ребёнка с временными нормами.
2. Родителям необходимо контролировать разнообразную занятость ребёнка (кружки, секции, широкие интересы).
3. Необходимо приобщать ребёнка к домашним обязанностям.
4. Прививать ребёнку семейное чтение.
5. Необходимо ежедневно общаться с ребёнком, быть в курсе возникающих у него проблем и конфликтов.
6. Родители могут контролировать круг общения ребёнка. Обязательно приглашать в гости друзей сына или дочери.
7. Родители должны знать место, где ребёнок проводит свое свободное время.
8. Учите своего ребёнка правилам общения, расширяйте кругозор ребёнка.
9. Необходимо научить своего ребёнка способам снятия эмоционального напряжения, выхода из стрессовых ситуаций.
10. Регулярно осуществлять цензуру компьютерных игр и программ.
11. Можно приобщить ребёнка к настольным играм, научить его к играм своего детства.
12. Не позволяйте ребёнку бесконтрольно выходить в интернет. Установите запрет на вхождение в компьютер.
13. Обсуждайте с ребёнком отрицательные явления жизни, вырабатывайте устойчивое отношение к злу, активное противостояние тому, что несёт в себе энергию разрушения, уничтожения, деградации личности.
14. Помните о том, что родители для ребёнка являются образцом для подражания. Поэтому сами родители не должны нарушать правила, которые установили для ребёнка (с учётом своих норм естественно).
15. Проанализируйте сами себя. Не являетесь ли вы сами зависимыми от табака, алкоголя, телевизора? Лучший рецепт профилактики зависимости у вашего ребёнка – ваше освобождение от своей зависимости.

Как работают компьютеры? Простое введение

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 6 июня 2021 г.

Это был, вероятно, худший прогноз в истории. история. Еще в 1940-х годах Томас Уотсон, глава гигантской корпорации IBM, по общему мнению, предсказывал что миру потребуется не более «примерно пяти компьютеров». Шесть десятилетий спустя и мировая популяция компьютеров сейчас выросла примерно до одного миллиарда машин!

Честно говоря, Ватсон, компьютеры сильно изменились за то время.В 1940-х они были гигантскими научных и военных гигантов по заказу правительства в стоимость в миллионы долларов за штуку; сегодня большинство компьютеров даже не узнаваемы как таковые: они встроены во все, от микроволновых печей до мобильных телефонов и цифровых радио. Что делает компьютеры достаточно гибкими, чтобы работать во всех этих разная техника? Почему они так феноменально полезны? И как именно они работают? Давайте посмотрим внимательнее!

Фото: НАСА управляет одними из самых мощных в мире компьютеры, но это просто супер-увеличенные версии одного вы используете прямо сейчас.Фото Тома Чиды любезно предоставлено НАСА.

Что такое компьютер?

Фото: Компьютеры, которые раньше занимали огромную комнату, теперь удобно умещаются на пальце !.

Компьютер — это электронная машина, обрабатывающая информацию. слова, информационный процессор: он принимает необработанная информация (или данные) на одном конце, хранит ее до тех пор, пока готов поработать с ним, жует и немного хрустит, а затем выплевывает результаты на другом конце. У всех этих процессов есть имя.Получение информации называется вводом, хранение информации более известно как память (или хранилище), информация о жевании также известна как обработка, и выдача результатов называется выводом.

Представьте, если бы компьютер был человеком. Предположим, у вас есть друг, который действительно хорошо разбирается в математике. Она настолько хороша, что все, кого она знает, отправляют свои математические задачи на ее. Каждое утро она идет к своему почтовому ящику и находит кучу новые задачи по математике ждут ее внимания. Она накапливает их на себе стол, пока она начинает смотреть на них.Каждый день она снимает письмо вершина стопки, изучает проблему, прорабатывает решение и нацарапает ответ на обороте. Она ставит это в конверте, адресованном человеку, который прислал ей оригинал проблема и вставляет ее в свой выходной лоток, готовый к отправке. Затем она переезжает в следующее письмо в стопке. Вы видите, что ваш друг работает прямо как компьютер. Ее почтовый ящик — это ее вклад; куча на ее столе это ее память; ее мозг — это процессор, который вырабатывает решения к проблемам; а выходной лоток на ее столе — это ее продукция.

Как только вы поймете, что компьютеры — это ввод, память, обработка и вывод, весь мусор на вашем столе станет более понятным:

Artwork: компьютер работает, комбинируя ввод, хранение, обработку и вывод. Все основные части компьютерной системы задействованы в одном из этих четырех процессов.

• Вход : клавиатура и мышь, для Например, это просто единицы ввода — способы ввода информации в ваш компьютер, который он может обрабатывать.Если вы используете микрофон и программное обеспечение для распознавания голоса, это другая форма ввода.
• Память / хранилище : Ваш компьютер, вероятно, хранит все ваши документы и файлы на жестком диске: огромный магнитная память. Но меньшие по размеру компьютерные устройства, такие как цифровые фотоаппараты и мобильные телефоны используют другие типы запоминающих устройств, такие как карты флэш-памяти.
• Обработка : процессор вашего компьютера (иногда известный как центральный процессор) является микрочип закопан глубоко внутри.Он работает невероятно усердно и дает невероятно жарко в процессе. Вот почему на вашем компьютере немного вентилятор уносит прочь — чтобы мозг не перегрелся!
• Выход : Ваш компьютер, вероятно, имеет ЖК-экран способен отображать графику с высоким разрешением (очень детализированную), и, возможно, также стереодинамики. У вас может быть струйный принтер на вашем столе тоже, чтобы сделать более постоянная форма выпуска.

Что такое компьютерная программа?

Как вы можете прочитать в нашей длинной статье по истории компьютеров, первая компьютеры были гигантскими вычислительными машинами, и все, что они когда-либо действительно это были «решающие цифры»: решать долго, сложно или утомительно математические задачи.Сегодня компьютеры работают с гораздо большим разнообразием проблемы, но все они, по сути, являются расчетами. Все компьютер делает, помогая вам редактировать фотографию, которую вы сделали с цифровой камерой для отображения веб-страница связана с тем или иным способом манипулирования числами.

Фото: Калькуляторы и компьютеры очень похожи, потому что оба работают, обрабатывая числа. Однако калькулятор просто вычисляет результаты расчетов; и это все, что он когда-либо делал.Компьютер хранит сложные наборы инструкций, называемых программами, и использует их для выполнения гораздо более интересных задач.

Предположим, вы смотрите на цифровую фотографию, которую вы только что сделали краской или программа для редактирования фотографий, и вы решаете, что хотите ее зеркальное отображение (в другими словами, переверните это слева направо). Вы, наверное, знаете, что фото состоит из миллионы отдельных пикселей (цветных квадратов), расположенных в виде сетки шаблон. Компьютер хранит каждый пиксель в виде числа, поэтому цифровой фотография действительно похожа на мгновенное упорядоченное упражнение в рисовании числа! Чтобы перевернуть цифровую фотографию, компьютер просто переворачивает последовательность чисел, поэтому они идут справа налево, а не слева направо. верно.Или предположим, что вы хотите сделать фотографию ярче. Все вы имеют для этого нужно сдвинуть маленький значок «яркость». Затем компьютер работает через все пиксели, увеличивая значение яркости для каждого из них скажем, на 10 процентов, чтобы сделать все изображение ярче. Итак, еще раз, проблема сводится к числам и расчетам.

Компьютер отличается от калькулятора тем, что он может работать. все само по себе. Вы просто даете ему свои инструкции (называемые программой) и он идет, выполняя долгую и сложную серию операций, все сам по себе.Еще в 1970-х и 1980-х годах, если вы хотели домашний компьютер чтобы сделать что угодно, вам нужно было написать свою маленькую программу сделать это. Например, прежде чем вы могли написать письмо на компьютере, вам нужно было написать программу, которая будет читать буквы, которые вы набираете на клавиатуры, сохраните их в памяти и отобразите на экране. Написание программы обычно занимало больше времени, чем ее выполнение. было то, что вы изначально хотели сделать (написать письмо). Симпатичный вскоре люди начали продавать программы, такие как текстовые редакторы, чтобы спасти вас необходимость писать программы самостоятельно.

Сегодня большинство пользователей компьютеров полагаются на заранее написанные программы, такие как Microsoft Word и Excel или загрузите приложения для своих планшетов и смартфоны, не особо заботясь о том, как они туда попали. (Приложения, если вы когда-нибудь задумывались, — это просто очень аккуратно упакованный компьютер. программ.) Вряд ли кто-нибудь уже пишет программы, что очень жаль, потому что это очень весело и очень полезно. Большинство людей рассматривают свои компьютеры как инструменты, которые помогают им выполнять работу, а не как сложные электронные машины они должны предварительно запрограммировать.Некоторые скажут, что это тоже хорошо, потому что у большинства из нас есть дела поважнее, чем компьютер. программирование. Опять же, если мы все полагаемся на компьютерные программы и приложения, кто-то должен напишите их, и эти навыки необходимы, чтобы выжить. К счастью, недавно был возрождение интереса к компьютерному программированию. «Кодирование» (неофициальное название программирования, поскольку программы иногда называют «кодом») снова преподается в школах с помощью простого в использовании программирования такие языки, как Scratch.Растет движение любителей, связанных создавать собственные гаджеты, такие как Raspberry Pi и Arduino. Клубы кода, где волонтеры обучают детей программированию, возникают по всему миру.

Фото: Это компьютер … или нет? Такие шахматные автоматы были популярны в 1970-е годы. Они работали точно так же, как компьютеры, используя сохраненные программы. Но ты не мог каким-либо образом изменить программу или заставить эти машины делать что-либо, кроме играют в шахматы, поэтому на самом деле они не были примерами перепрограммируемых машин для решения общих задач, которые мы имеем в виду, когда говорим о «компьютерах».»Напротив, вы можете превратить более или менее любую готовую современный компьютер (или смартфон) в шахматный компьютер, просто загрузив шахматы программа или приложение. Фото Марион С. Трикоско, коллекция журнала US News & World Report, любезно предоставлено Библиотека Конгресса США.

В чем разница между программным и аппаратным обеспечением?

Прелесть компьютера в том, что он может запускать текстовый редактор. минута, а через пять секунд программа для редактирования фотографий. В другом слова, хотя мы не думайте об этом так, компьютер можно перепрограммировать как сколько угодно раз.Вот почему программы еще называют программным обеспечением. Они «мягкие» в том смысле, что они не фиксированы: их можно легко меняется. Напротив, компьютерное оборудование — биты и части, из которых он сделан (и периферийные устройства, как мышь и принтер, вы подключаетесь к нему) — в значительной степени исправляется при покупке это с полки. Аппаратное обеспечение — это то, что делает ваш компьютер мощным; возможность запускать различное программное обеспечение — вот что делает его гибким. Тот компьютеры могут выполнять так много разных задач, что делает их такими полезными — и именно поэтому миллионы из нас больше не могут жить без них!

Что такое операционная система?

Предположим, вы вернулись в конец 1970-х годов, когда еще не были изобретены стандартные компьютерные программы.Вы хотите запрограммировать свой компьютер на работу в качестве текстового процессора, чтобы вы могли написать свой первый роман — что относительно легко, но потребует вам несколько дней работы. Через несколько недель вы устаете писать и решаете перепрограммировать свою машину. так что он будет играть в шахматы. Еще позже вы решаете запрограммировать его для хранения вашей коллекции фотографий. Каждый из эти программы делают разные вещи, но они также делают довольно много похожих вещей. Например, все они должны уметь читать клавиши, нажатые на клавиатуре, сохранять данные в памяти и извлекать их, а также отображать символы (или картинки) на экране.Если бы вы писали много разных программ, вы бы обнаружили, что написание одних и тех же программных элементов, чтобы каждый раз выполнять одни и те же базовые операции. Это немного рутинной работы по программированию, так почему бы просто не собрать воедино все части программы, которые выполняют эти основные функции и повторно использовать их каждый раз?

Фото: Типичная компьютерная архитектура: компьютер можно представить как серию уровней с оборудованием на уровне внизу — BIOS, соединяющий оборудование с операционной системой, и приложения, которые вы фактически используете (например, текстовые процессоры, Веб-браузеры и т. Д.), Работающие поверх этого.Каждый из этих уровней относительно независим, поэтому, например, одна и та же операционная система Windows может работать на ноутбуках с другим BIOS, в то время как компьютер под управлением Windows (или другой операционной системы) может запускать любое количество различных приложений.

Это основная идея операционной системы: это основное программное обеспечение компьютера, которое (по сути) контролирует основные операции ввода, вывода, хранения и обработки. Вы можете рассматривать операционную систему как «основу» программного обеспечения компьютера, на котором построены другие программы (называемые приложениями).Таким образом, текстовый процессор и шахматная игра — это два разных приложения, которые полагаются на операционную систему для выполнения базовых операций ввода, вывода и т. Д. Операционная система полагается на еще более фундаментальную часть программирования, называемую BIOS (базовая система ввода-вывода), которая является связующим звеном между программным обеспечением операционной системы и оборудованием. В отличие от операционной системы, которая одинакова на разных компьютерах, BIOS меняется от машины к машине в зависимости от точной конфигурации оборудования и обычно пишется производителем оборудования.BIOS, строго говоря, не является программным обеспечением: это программа, которая полупостоянно хранится в одна из основных микросхем компьютера, поэтому она известна как прошивка (однако обычно он разработан таким образом, чтобы его можно было время от времени обновлять).

У операционных систем есть еще одно большое преимущество. Еще в 1970-х (и в начале 1980-х) практически все компьютеры были до безумия разными. Все они работали по-своему, идиосинкразически, с довольно уникальным оборудованием (разными процессорами, адресами памяти, размерами экрана и всем остальным).Программы, написанные для одной машины (такой как Apple), обычно не запускаются на любой другой машине (такой как IBM) без довольно обширного преобразования. Это было большой проблемой для программистов, потому что это означало, что им приходилось переписывать все свои программы каждый раз, когда они хотели запустить их на разных машинах. Как операционные системы помогли? Если у вас стандартная операционная система и вы настраиваете ее так, чтобы она работала на любой машине, все, что вам нужно сделать, это написать приложения, которые работают в этой операционной системе. Тогда любое приложение будет работать на любой машине.Операционная система, которая окончательно совершила этот прорыв, была, конечно же, Microsoft Windows, созданная Биллом Гейтсом. (Важно отметить, что существовали и более ранние операционные системы. Вы можете прочитать больше об этой истории в нашей статье об истории компьютеров.)

Что внутри вашего ПК?

Предупреждение! Не открывайте свой компьютер, если вы действительно не знаете, что делаете. Внутри присутствует опасное напряжение, особенно рядом с блоком питания, и некоторые компоненты могут оставаться под напряжением в течение длительного времени после отключения питания.

Фотография: Внутри корпуса типичного ПК показаны четыре ключевые области компонентов, описанные ниже. Фото Армадни, любезно предоставлено Wikimedia Commons, опубликовано под лицензией Creative Commons.

Внутри типичного ПК все выглядит довольно пугающе и запутанно: печатные платы похожи на маленькие «городки» с микросхемами. для зданий — радужные клубки проводов, идущих между ними, и черт знает что еще. Но работайте над компонентами медленно и логично, и все начинает обретать смысл.Большая часть того, что вы видите, делится на четыре широкие области, которые я выделил зеленым, синим, красный и оранжевый на этом фото.

Блок питания (зеленый)

На основе трансформатора он преобразует домашнее или офисное напряжение питания (например, 230/120 вольт переменного тока) в гораздо более низкое постоянное напряжение, необходимое для электронных компонентов (типичное жесткому диску может потребоваться всего 5–12 В). Обычно есть большой вентилятор охлаждения снаружи корпуса компьютера рядом с розеткой питания (или вентилятор гораздо меньшего размера на ноутбуке, обычно с одной стороны).В этой машине есть два внешних вентилятора (зеленого и синего цветов) слева, которые охлаждают как блок питания, так и материнскую плату.

Материнская плата (синяя)

Как следует из названия, это мозг компьютера, где и выполняется настоящая работа. Главный процессор (центральный процессор) легко обнаружить, потому что обычно на нем установлен большой вентилятор, который охлаждает его. На этой фотографии процессор находится прямо под черным вентилятором с красным центральным шпинделем.То, что находится на материнской плате, варьируется от машины к машине. Помимо процессора, есть BIOS, микросхемы памяти, слоты расширения для дополнительной памяти, гибкие ленточные соединения с другими печатными платами, соединения IDE (Integrated Drive Electronics) с жесткими дисками и приводами CD / DVD, а также последовательные или параллельные соединения. к таким вещам, как USB-порты и другие порты на корпусе компьютера (часто припаиваются к материнской плате, особенно в ноутбуках).

Другие печатные платы (красные)

Хотя материнская плата может (теоретически) содержать все микросхемы, необходимые компьютеру, для ПК довольно часто используются еще три отдельные печатные платы: одна для управления сетью, одна для обработки графики и одна для обработки звука.

• Сетевая карта (также называемая сетевой картой / контроллером, сетевой картой или сетевым адаптером), как следует из названия, подключает ваш компьютер к другим машинам (или другим устройствам, например принтерам) в компьютерная сеть (обычно это локальная сеть, локальная сеть, дома или в офисе, или более широкий Интернет) с использованием системы, называемой Ethernet. Старые компьютеры могут иметь отдельную карту беспроводной сети (WLAN) для подключения к Wi-Fi; более новые, как правило, имеют одну сетевую карту, которая поддерживает как Ethernet, так и Wi-Fi.У некоторых компьютеров есть микросхемы, которые делают все свои сети на материнской плате.
• Графическая карта (также называемая видеокартой или адаптером дисплея) — это часть компьютера, которая обрабатывает все, что связано с дисплеем. Почему этого не делает центральный процессор? На некоторых машинах это может быть, но это замедляет как основную обработку машины, так и графику. Автономные графические карты появились в самом первом ПК IBM PC, который имел автономный адаптер дисплея еще в 1981 году; мощные современные видеокарты для 3D-игр с высоким разрешением и полноцветными играми, выпущенные с середины 1990-х годов и впервые использованные такими компаниями, как Nvidia и ATI.
• Звуковая карта — это еще одна автономная печатная плата, основанная на цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи: он преобразует цифровую (числовую) информацию, с которой работает центральный процессор, в аналоговые (постоянно меняющиеся) сигналы, которые могут питать музыкальные колонки; и преобразует аналоговые сигналы, поступающие от микрофона, в цифровые сигналы, понятные процессору. Как и в случае с сетью и графикой, в материнскую плату можно интегрировать звуковые карты или звуковые чипы.

Приводы (оранжевые)

ПК обычно имеют один, два или три жестких диска, а также устройство чтения / записи CD / DVD.Хотя на некоторых машинах есть только один жесткий диск и один комбинированный привод CD / DVD, у большинства есть пара пустых слотов расширения для дополнительных приводов.

обычно проектируют и производят собственные материнские платы, но большинство компонентов, которые они используют, являются стандартными и имеют модульную конструкцию. Так, например, ваш ПК Lenovo или ноутбук Asus может иметь жесткий диск Toshiba, графическую карту Nvidia, звуковую карту Realtek и т. Д. Даже на материнской плате компоненты могут быть модульными и plug-and-play: «Intel Inside» означает, что у вас под вентилятором установлен процессор Intel.Все это означает, что очень легко заменить или модернизировать части ПК, когда они изнашиваются или устаревают; вам не нужно выбрасывать всю машину. Если вы заинтересованы в том, чтобы возиться, есть пара хороших книг, перечисленных в разделе «Как работают компьютеры» ниже, которые проведут вас через этот процесс.

Разъёмы внешние («порты»)

Вы можете подключить свой компьютер к периферийным устройствам (внешним устройствам, таким как струйные принтеры, веб-камеры и карты флэш-памяти) либо с проводным соединением (последовательный или параллельный кабель), либо с беспроводным (обычно Bluetooth или Вай-фай).Много лет назад компьютеры и периферийные устройства использовал ошеломляющую коллекцию различных соединителей для связывания для другого. В наши дни практически все ПК используют Стандартный способ соединения между собой называется USB (универсальная последовательная шина). USB предназначен для работы по принципу «подключи и работай»: все, что вы подключаете к компьютеру, работает более или менее прямо из коробки, хотя вам, возможно, придется подождать, пока ваш компьютер загрузится драйвер (дополнительное программное обеспечение, которое сообщает ему, как использовать это конкретное оборудование).

Фото: USB-порты на компьютерах очень надежны, но время от времени они ломаются, особенно после многих лет использования.Если у вас есть ноутбук со слотом PCMCIA, вы можете просто вставить карту USB-адаптера, подобную этой, чтобы создать два новых порта USB (или добавить еще два порта, если у вас мало).

Помимо упрощения обмена данными, USB также обеспечивает питание таких вещей, как внешние жесткие диски. Два внешних контакта USB-штекера — это разъемы питания +5 В и заземления, в то время как внутренние контакты несут данные. Когда вы подключаете свой телефон к USB-порт в автобусе или поезде, вы просто используете внешние контакты для зарядки аккумулятор.

USB обеспечивает гораздо больше возможностей подключения, чем старые последовательные компьютерные порты. Он разработан так, что вы можете подключать его разными способами, либо с по одному периферийному устройству, подключенному к каждому из ваших USB-разъемов или через USB-концентраторы (где один USB-штекер дает вам доступ к целому ряду USB-разъемов, к которым может быть подключено больше концентраторов и розеток). Теоретически к одному компьютеру может быть подключено 127 различных USB-устройств.

Узнать больше

На этом сайте

Книги

Как работают компьютеры

• Как работают компьютеры Эволюция технологий (10-е издание) Рона Уайта и Тимоти Даунса.QUE, 2014. Хорошее введение с большим количеством текста, дополненное хорошими фотографиями и иллюстрациями.
• Хейнс: Создайте свой собственный компьютер Кайл Макрей и Гэри Маршалл. Haynes, 2012. Это более техническое руководство для людей, которые любят возиться со своими машинами, но оно также полезно для понимания того, как компьютер работает под прикрытием.

История современных компьютеров

Для младших читателей

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США.Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Крис Вудфорд 2007, 2018. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Следуйте за нами

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом друзьям с помощью:

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис.(2007/2018) Компьютеры. Получено с https://www.explainthatstuff.com/howcomputerswork.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

Больше на нашем сайте …

ТЕХНОЛОГИИ; Microsoft пытается объяснить, в чем состоят ее планы .Net

Спустя два года работы над созданием нового типа вычислений с поддержкой Интернета, который он описывает как .Net, Microsoft сочла необходимым сделать паузу сегодня и попытаться объяснить, что это означает.

За день до своей ежегодной конференции финансовых аналитиков компания собрала своих топ-менеджеров перед несколькими сотнями репортеров и отраслевых аналитиков и провела учебное пособие, которое один из участников назвал «».Сеть для чайников ».

Торговая марка .Net (произносится как точка-сеть) — это подход Microsoft к рынку компьютерной индустрии, называемому веб-сервисами. В нем есть две основные идеи: создать стандарты, позволяющие передавать и использовать все виды информации единообразно, и переместить программное обеспечение, выполняющее эти действия, в Интернет, где теперь программы могут охватывать несколько компьютеров.

Microsoft сейчас вынуждена конкурировать с небольшими начинающими компаниями, которые пионерами в области веб-сервисов, а также с такими гигантами программного и аппаратного обеспечения, как I.B.M., Oracle и Sun Microsystems, каждая из которых разрабатывает собственные веб-службы.

Председатель правления и главный архитектор программного обеспечения Microsoft Билл Гейтс сказал, что пока что он дал своей компании хорошие оценки за создание базовой инфраструктуры программного обеспечения для .Net, но признал, что у компании еще есть над чем поработать, чтобы объяснить свою миссию.

«Люди до сих пор говорят нам:« Что такое .Net? » — сказал мистер Гейтс. Он сказал, что идея инфраструктуры .Net ясна, но признал, что компания не создала четкого представления о том, что она предназначена для своих клиентов.Многие клиенты еще не согласились с утверждением Microsoft о том, что компьютерное программное обеспечение следует подписывать как веб-службу, а не приобретать как продукт, которым они владеют и используют, как большинство из них сегодня.

Джим Алчин, один из высших вице-президентов компании, признал, что в отрасли смещается акцент с персональных компьютеров на сантехнические системы, и сожалел о том, что трудно заставить традиционных потребителей Microsoft заботиться о ее новом видении.

«Трудно говорить о протоколах сексуально, — сказал он.«На самом деле речь идет о водопроводе, бетоне и протоколах».

Более того, проблема, с которой сталкивается Microsoft при объяснении и продвижении нового стиля вычислений, предназначенного для использования миллионов разрозненных больших и малых компьютеров, осложняется растущим консенсусом. В компьютерной индустрии мало новых программных идей будет реализовано до тех пор, пока крупные корпоративные клиенты не возобновят расходы на инфраструктуру информационных технологий.

Г-н Гейтс потратил некоторое время на обзор технологии компании, чтобы пересмотреть ожидания отрасли в отношении ее скорости.Сетевая стратегия вступит в силу.

Ежедневный бизнес-брифинг

«Фаза 1, по сути, позади, дела шли хорошо и не очень хорошо», — сказал он. «Это долгосрочный подход. Это не происходит в одночасье ».

Сегодня Microsoft обрисовала сокращенную дорожную карту того, как она представит продукты, предлагающие возможности .Net. Одним из примеров была программа коммуникационного сервера с кодовым названием Greenwich, предназначенная для обеспечения расширенных функций мультимедийной конференц-связи для пользователей настольных и портативных компьютеров.Другим примером была следующая версия продукта базы данных компании, SQL Server, под названием Yukon, который призван упростить управление распределенными данными.

Наконец, была проведена краткая демонстрация Windows Media Center — телевизора на базе ПК, который предназначен для передачи информации в стиле .Net на телевизор в гостиной.

Г-н Гейтс указал, однако, что программным обеспечением компании будет новая версия ее операционной системы Windows с кодовым названием Longhorn, до которой еще не менее двух лет.

Microsoft также предупредила сегодня, что эпоха «открытых вычислений», свободного обмена цифровой информацией, которая определяла индустрию персональных компьютеров, подходит к концу.

Компания пытается повлиять на отраслевой консорциум под названием Trusted Computing Platform Alliance, который пытается создать новый стандарт, который позволит встроить систему криптографических ключей в будущие персональные компьютеры.

В прошлом эта идея оспаривалась как гражданскими свободами, так и группами потребителей, которые утверждали, что она потенциально может подорвать права на неприкосновенность частной жизни и прав интеллектуальной собственности на добросовестное использование.

Как компьютеры меняют способ объяснения мира

Не всем математикам это нравится. В ответ на сомнения Хомского математик Пьер Делинь, удостоенный медали Филдса, сказал: «Я не верю в доказательство, сделанное компьютером. В каком-то смысле я очень эгоцентричен. Я верю в доказательство, если я его понимаю, если оно ясное.

На первый взгляд статистический перевод и компьютерные доказательства кажутся разными. Но у них обоих есть кое-что общее.В математике доказательство — это не просто оправдание результата. На самом деле это своего рода объяснение того, почему результат верен. Таким образом, компьютерные доказательства, возможно, представляют собой компьютерные объяснения математических теорем. Точно так же в компьютерном переводе статистические модели предоставляют подробные объяснения переводов. В простейшем случае они говорят нам, что bonjour следует переводить как hello , потому что компьютер заметил, что в прошлом он почти всегда переводился таким образом.

Таким образом, мы можем рассматривать как статистический перевод, так и компьютерные доказательства как примеры гораздо более общего явления: появление компьютерных объяснений. Такие объяснения становятся все более важными не только в лингвистике и математике, но почти во всех областях человеческого знания.

Но, как отметили умные скептики вроде Хомского и Делиня (и критики в других областях), эти объяснения могут быть неудовлетворительными. Они утверждают, что эти компьютерные методы не дают нам понимания, которое дает ортодоксальный подход.Короче говоря, это не настоящих объяснений.

Ученый-традиционалист может согласиться с Хомским и Делинем и вернуться к общепринятым языковым моделям или доказательствам. Прагматичный молодой ученый, стремящийся открыть новые горизонты, может ответить: «Кому какое дело, давай займемся тем, что работает», и продолжить работу с использованием компьютеров.

Лучше, чем любой из подходов, серьезно отнестись как к возражениям, так и к компьютерным объяснениям. Тогда мы могли бы спросить следующее: какими качествами обладают традиционные объяснения, которые в настоящее время не разделяются компьютерными объяснениями? И как мы можем улучшить компьютерные объяснения, чтобы они обладали этими качествами?

Например, возможно ли получить статистические модели языка для вывода о существовании глаголов, существительных и других частей речи? То есть, возможно, мы действительно могли бы рассматривать глаголы как эмерджентные свойства базовой статистической модели.Более того, может ли такой вывод действительно углубить наше понимание существующих лингвистических категорий? Например, представьте, что мы открываем ранее неизвестные единицы языка. Или, возможно, мы могли бы открыть новые правила грамматики и расширить наши знания в области лингвистики на концептуальном уровне.

Насколько мне известно, в области лингвистики этого еще не было. Но аналогичные открытия сейчас делаются и в других областях. Например, биологи все чаще используют геномные модели и компьютеры для вывода высокоуровневых фактов о биологии.Используя компьютеры для сравнения геномов крокодилов, исследователи определили, что нильский крокодил, ранее считавшийся одним видом, на самом деле представляет собой два разных вида. А в 2010 году с помощью анализа генома фрагмента кости пальца был обнаружен новый вид человека — денисовцы.

Еще одним интересным проспектом занимается Ход Липсон из Колумбийского университета. Липсон и его сотрудники разработали алгоритмы, которые при получении набора необработанных данных, описывающих наблюдения механической системы, фактически работают в обратном направлении, чтобы вывести «законы природы», лежащие в основе этих данных.В частности, алгоритмы могут вычислять законы сил и сохраняющиеся величины (такие как энергия или импульс) для системы. Этот процесс может дать значительное концептуальное понимание. До сих пор Lipson анализировал только простые системы (хотя и сложные наборы исходных данных). Но это многообещающий случай, когда мы начинаем с очень сложной ситуации, а затем используем компьютер, чтобы упростить описание, чтобы достичь гораздо более высокого уровня понимания.

Примеры, которые я привел, скромны. Пока что у нас есть несколько эффективных методов получения компьютерного доказательства или модели, извлечения наиболее важных идей и ответов на концептуальные вопросы о доказательстве или модели.Но компьютерные объяснения настолько полезны, что они никуда не денутся. И поэтому мы можем ожидать, что разработка таких методов станет все более важным аспектом научных исследований в следующие несколько десятилетий.

Исправление: 24 июля 2015 г. эта статья была изменена, чтобы отразить тот факт, что фрагмент денисовской кости не был найден в пещере на Аляске.

Оригинальный рассказ перепечатан с разрешения Quanta Magazine, редакционно независимого издания Фонда Саймонса, чья миссия состоит в том, чтобы улучшить понимание науки общественностью путем освещения исследований и тенденций в математике, а также в физических науках и науках о жизни.

Объяснение квантовых вычислений и квантового превосходства

Другая вещь, которую могут делать кубиты, — это запутанность. Обычно, если вы подбрасываете две монеты, результат подбрасывания одной монеты не влияет на результат подбрасывания другой. Они независимы. В запутывании две частицы связаны друг с другом, даже если они физически разделены. Если один выпадет орлом, другой тоже будет орлом.

Звучит как магия, и физики до сих пор не до конца понимают, как и почему это работает.Но в области квантовых вычислений это означает, что вы можете перемещать информацию, даже если она содержит неопределенность. Вы можете взять эту вращающуюся монету и использовать ее для выполнения сложных вычислений. А если вы можете связать несколько кубитов, вы сможете решать проблемы, на решение которых нашим лучшим компьютерам потребуются миллионы лет.

На что способны квантовые компьютеры?

Квантовые компьютеры предназначены не только для того, чтобы делать что-то быстрее или эффективнее. Они позволят нам делать то, о чем мы даже не могли бы мечтать без них.То, на что не способен даже самый лучший суперкомпьютер.

У них есть потенциал для быстрого ускорения развития искусственного интеллекта. Google уже использует их для улучшения программного обеспечения беспилотных автомобилей. Они также будут иметь важное значение для моделирования химических реакций.

Сейчас суперкомпьютеры могут анализировать только самые простые молекулы. Но квантовые компьютеры работают, используя те же квантовые свойства, что и молекулы, которые они пытаются моделировать. У них не должно быть проблем с обработкой даже самых сложных реакций.

Это может означать более эффективные продукты — от новых материалов для аккумуляторов в электромобилях, до более качественных и дешевых лекарств или значительно улучшенных солнечных панелей. Ученые надеются, что квантовое моделирование даже поможет найти лекарство от болезни Альцгеймера.

Квантовые компьютеры найдут применение везде, где есть большая, неопределенная сложная система, которую необходимо моделировать. Это может быть что угодно, от прогнозирования финансовых рынков до улучшения прогнозов погоды и моделирования поведения отдельных электронов: использование квантовых вычислений для понимания квантовой физики.

Криптография будет еще одним ключевым приложением. Прямо сейчас многие системы шифрования полагаются на сложность разбиения больших чисел на простые числа. Это называется факторингом, и для классических компьютеров это медленно, дорого и непрактично. Но квантовые компьютеры могут сделать это легко. А это может поставить под угрозу наши данные.

Ходят слухи, что спецслужбы по всему миру уже накапливают огромные объемы зашифрованных данных в надежде, что скоро они получат доступ к квантовому компьютеру, который сможет их взломать.

Единственный способ дать отпор — квантовое шифрование. Это основано на принципе неопределенности — идее, что вы не можете что-то измерить, не повлияв на результат. Ключи квантового шифрования нельзя было скопировать или взломать. Они были бы совершенно нерушимы.

Когда я получу квантовый компьютер?

Вероятно, у вас никогда не будет квантового чипа в вашем ноутбуке или смартфоне. Не будет iPhone Q. О квантовых компьютерах строились теории на протяжении десятилетий, но их появление заняло так много времени, потому что они невероятно чувствительны к помехам.

Практически все может вывести кубит из тонкого состояния суперпозиции. В результате квантовые компьютеры должны быть изолированы от всех форм электрических помех и охлаждены до уровня, близкого к абсолютному нулю. Это холоднее, чем в космосе.

В основном они будут использоваться учеными и предприятиями, которые, вероятно, будут получать к ним удаленный доступ. Квантовый компьютер IBM уже можно использовать на ее веб-сайте — вы даже можете сыграть с ним в карточную игру.

Но нам еще нужно подождать, прежде чем квантовые компьютеры смогут сделать все то, что они обещают.Сейчас в лучших квантовых компьютерах около 50 кубитов. Этого достаточно, чтобы сделать их невероятно мощными, потому что каждый добавляемый кубит означает экспоненциальное увеличение вычислительной мощности. Но они также имеют действительно высокий уровень ошибок из-за проблем с помехами.

Ученые-информатики очень простыми словами объясняют то, что они делают.

Джим Гласс
У людей нет особых проблем с использованием, изучением и пониманием устных слов, в отличие от компьютеров. Я изучаю, как мы, люди, говорим и слышим слова, и беру то, что я знаю из этого, чтобы компьютеры могли делать то же самое, чтобы они могли помогать нам в чем-то.Когда вы говорите по телефону, чтобы спросить дорогу, это происходит из-за таких людей, как я, которые кладут в телефон вещи, позволяющие ему понять, что вы говорите.

Джули Шах
Я работаю с движущимися компьютерами, которые помогают людям, например, делают автомобили и другие товары. В прошлом люди, изучающие движущиеся компьютеры, могли заставить их делать только простые вещи, но теперь они могут делать гораздо больше, и поэтому я изучаю, как заставить людей и движущиеся компьютеры работать вместе, чтобы делать эти вещи лучше. , быстрее и безопаснее.

Srini Devadas
Я заинтересован в создании компьютеров, которые хранят хранимые биты в безопасности. Я делаю это, тщательно выстраивая двери в компьютере, которые нужно открыть, чтобы прочитать или записать биты. Единственный человек, который может открыть любую из дверей, — это владелец компьютера, и владелец всегда закрывает двери после того, как он или она их открывает.

Erik Demaine
Если вы нанесете линии на лист бумаги и переместите бумагу между линиями, вы можете превратить бумагу в красивые вещи.Мы используем компьютеры, чтобы выяснить, где провести линии на бумаге, чтобы сделать именно то, что мы хотим. Хотя линий больше, чем может представить человек, мы все равно перемещаем бумагу вручную.

Адам Члипала
Я работаю над способами показать компьютеру, что другой компьютер делает правильные вещи. Причину нужно объяснять очень маленькими, простыми шагами. Первый компьютер может очень хорошо определить причину, и мы узнаем, что, вероятно, во втором компьютере проблемы нет.

Даниэла Рус
Я создаю движущиеся компьютеры, которые помогают людям по-разному. Я создал движущиеся компьютеры, которые могут строить стулья, погружаться под воду, принимать различные формы и даже готовить еду! Использование компьютеров похоже на обладание способностями, и я использую эти возможности, чтобы попытаться сделать мир лучше.

Дэвид Каргер
Я создаю компьютерные вещи, которые помогают людям находить, читать, изучать и понимать всевозможные вещи, такие как картинки, рассказы, идеи и числа.Люди хотят делать с этим что-то интересное, но иногда компьютеры слишком усложняют задачу или не позволяют им делать это вообще. Я стараюсь создавать такие вещи, которые заставят всех работать со своими вещами так же хорошо, как мы, компьютерщики.

Полина Голланд
Я использую картинки, которые заглядывают внутрь нашего тела и мозга, чтобы узнать скрытые вещи, которые нельзя увидеть человеческим глазом. Я использую компьютеры для совместного изучения множества изображений, чтобы понять, чем больные люди отличаются от людей, которые здоровы, и помогаю врачам увидеть, что с кем-то не так, и как лучше это исправить.

Квантовые вычисления: что это такое, зачем они нужны и как мы пытаемся их достичь — рубежи инженерии

Квантовая механика возникла как раздел физики в начале 1900-х годов, чтобы объяснить природу в масштабе атомов и привела к таким достижениям, как транзисторы, лазеры и магнитно-резонансная томография. Идея объединить квантовую механику и теорию информации возникла в 1970-х годах, но не привлекала особого внимания до 1982 года, когда физик Ричард Фейнман выступил с докладом, в котором он рассуждал, что вычисления, основанные на классической логике, не могут обрабатывать вычисления, описывающие квантовые явления.Однако вычисления, основанные на квантовых явлениях, сконфигурированные для моделирования других квантовых явлений, не будут иметь таких же узких мест. Хотя это приложение в конечном итоге стало областью квантового моделирования, в то время оно не вызвало особой исследовательской активности.

Однако в 1994 году интерес к квантовым вычислениям резко возрос, когда математик Питер Шор разработал квантовый алгоритм, который мог эффективно находить простые множители больших чисел. Здесь «эффективно» означает время, имеющее практическую значимость, что выходит за рамки возможностей современных классических алгоритмов.Хотя это может показаться просто странным, невозможно переоценить важность проницательности Шора. Безопасность почти каждой онлайн-транзакции сегодня зависит от криптосистемы RSA, которая зависит от неразрешимости проблемы факторинга для классических алгоритмов.

ЧТО ТАКОЕ КВАНТОВЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ?

Квантовые и классические компьютеры пытаются решать проблемы, но способы, которыми они манипулируют данными для получения ответов, принципиально различаются. В этом разделе дается объяснение того, что делает квантовые компьютеры уникальными, благодаря двум принципам квантовой механики, критически важным для их работы: суперпозиции и сцепленности.

Суперпозиция — это парадоксальная способность квантового объекта, такого как электрон, одновременно существовать в нескольких «состояниях». В случае электрона одно из этих состояний может быть самым низким энергетическим уровнем в атоме, а другое — первым возбужденным уровнем. Если электрон приготовлен в суперпозиции этих двух состояний, он имеет некоторую вероятность находиться в нижнем состоянии и некоторую вероятность оказаться в верхнем. Измерение разрушит эту суперпозицию, и только тогда можно будет сказать, что она находится в нижнем или верхнем состоянии.

Понимание суперпозиции позволяет понять основной компонент информации в квантовых вычислениях — кубит. В классических вычислениях биты — это транзисторы, которые могут быть выключены или включены, что соответствует состояниям 0 и 1. В кубитах, таких как электроны, 0 и 1 просто соответствуют состояниям, подобным нижнему и верхнему энергетическим уровням, обсужденным выше. Кубиты отличаются от классических битов, которые всегда должны находиться в состоянии 0 или 1, своей способностью находиться в суперпозициях с различными вероятностями, которыми можно манипулировать с помощью квантовых операций во время вычислений.

Запутанность — это явление, при котором квантовые сущности создаются и / или управляются таким образом, что ни одна из них не может быть описана без ссылки на другие. Индивидуальные личности теряются. Эту концепцию чрезвычайно сложно осмыслить, если учесть, как запутанность может сохраняться на больших расстояниях. Измерение одного члена запутанной пары немедленно определяет измерения его партнера, создавая впечатление, будто информация может перемещаться быстрее скорости света.Это видимое действие на расстоянии было настолько тревожным, что даже Эйнштейн назвал его «жутким» (Born 1971, p. 158).

В популярной прессе часто пишут, что квантовые компьютеры получают ускорение, пытаясь параллельно пробовать все возможные ответы на проблемы. В действительности квантовый компьютер использует взаимосвязь между кубитами и вероятностями, связанными с суперпозициями, для выполнения ряда операций (квантовый алгоритм), так что одни вероятности увеличиваются (т. Е. Вероятности правильных ответов), а другие уменьшаются даже до нуля ( я.е., неправильных ответов). Когда измерение выполняется в конце вычисления, вероятность измерения правильного ответа должна быть максимальной. То, как квантовые компьютеры используют вероятности и запутанность, отличает их от классических компьютеров.

ПОЧЕМУ МЫ ЭТО НУЖДАЕМ?

Обещание разработать квантовый компьютер, достаточно сложный для выполнения алгоритма Шора для больших чисел, был основным мотиватором для развития области квантовых вычислений.Однако, чтобы получить более широкое представление о квантовых компьютерах, важно понимать, что они, вероятно, обеспечат огромное ускорение только для определенных типов проблем. Исследователи работают над тем, чтобы понять, какие задачи подходят для квантового ускорения, и над разработкой алгоритмов для их демонстрации. В целом считается, что квантовые компьютеры очень помогут с проблемами, связанными с оптимизацией, которые играют ключевую роль во всем, от защиты до финансовой торговли.

Также существует множество дополнительных приложений для кубитных систем, не связанных с вычислениями или моделированием, и они являются активной областью исследований, но они выходят за рамки этого обзора.Двумя наиболее известными областями являются (1) квантовое зондирование и метрология, которые используют чрезвычайную чувствительность кубитов к окружающей среде для реализации зондирования за пределами классического предела дробового шума, и (2) квантовые сети и коммуникации, которые могут привести к революционным путям. делиться информацией.

КАК МЫ ПЫТАЕМСЯ ДОБРАТЬСЯ?

Построить квантовые компьютеры невероятно сложно. Многие системы-кандидаты кубитов существуют в масштабе отдельных атомов, и физики, инженеры и материаловеды, которые пытаются выполнять квантовые операции в этих системах, постоянно сталкиваются с двумя конкурирующими требованиями.Во-первых, кубиты необходимо защитить от окружающей среды, поскольку она может разрушить тонкие квантовые состояния, необходимые для вычислений. Чем дольше кубит остается в желаемом состоянии, тем дольше его «время когерентности». С этой точки зрения изоляция ценится. Во-вторых, однако, для выполнения алгоритма кубиты должны быть запутаны, перемещены по физической архитектуре и управляться по требованию. Чем лучше могут быть выполнены эти операции, тем выше их «точность». Трудно найти баланс между необходимой изоляцией и взаимодействием, но после десятилетий исследований несколько систем становятся лучшими кандидатами для крупномасштабной обработки квантовой информации.

Сверхпроводящие системы, захваченные атомные ионы и полупроводники являются одними из ведущих платформ для создания квантового компьютера. У каждого есть преимущества и недостатки, связанные с согласованностью, точностью и максимальной масштабируемостью до больших систем. Однако ясно, что всем этим платформам потребуются протоколы исправления ошибок определенного типа, чтобы они были достаточно надежными для выполнения значимых вычислений, и то, как разработать и реализовать эти протоколы, само по себе является большой областью исследований. Для обзора квантовых вычислений с более подробной информацией об экспериментальных реализациях см. Ladd et al.(2010).

В этой статье «квантовые вычисления» до сих пор использовались как общий термин, описывающий все вычисления, в которых используются квантовые явления. На самом деле существует несколько типов операционных структур. Логические квантовые вычисления на основе вентилей, вероятно, являются наиболее признанными. В нем кубиты подготавливаются в начальных состояниях, а затем подвергаются серии «вентильных операций», таких как импульсы тока или лазерные импульсы, в зависимости от типа кубита. Через эти вентили кубиты складываются, запутываются и подвергаются логическим операциям, таким как вентили И, ИЛИ и НЕ в традиционных вычислениях.Затем кубиты измеряются и получается результат.

Другая структура — вычисления, основанные на измерениях, в которых сильно запутанные кубиты служат отправной точкой. Затем вместо выполнения операций манипулирования кубитами выполняются измерения одного кубита, оставляя целевой отдельный кубит в окончательном состоянии. На основе результата дальнейшие измерения проводятся на других кубитах и ​​в конечном итоге достигается ответ.

Третья структура — топологические вычисления, в которых кубиты и операции основаны на квазичастицах и их операциях плетения.Хотя зарождающиеся реализации компонентов топологических квантовых компьютеров еще предстоит продемонстрировать, этот подход привлекателен, поскольку эти системы теоретически защищены от шума, который нарушает когерентность других кубитов.

Наконец, есть аналоговые квантовые компьютеры или квантовые симуляторы, представленные Фейнманом. Квантовые симуляторы можно рассматривать как квантовые компьютеры специального назначения, которые можно запрограммировать для моделирования квантовых систем. Обладая этой способностью, они могут задавать вопросы, например, о том, как работают высокотемпературные сверхпроводники, или как реагируют определенные химические вещества, или как создавать материалы с определенными свойствами.

ВЫВОДЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ

Квантовые компьютеры могут произвести революцию в вычислениях, сделав некоторые типы классически неразрешимых проблем решаемыми. Хотя ни один квантовый компьютер еще не является достаточно сложным, чтобы выполнять вычисления, которые не может выполнять классический компьютер, в настоящее время наблюдается большой прогресс. Несколько крупных компаний и небольших стартапов теперь имеют работающие квантовые компьютеры без исправления ошибок, состоящие из нескольких десятков кубитов, и некоторые из них даже доступны для общественности через облако.Кроме того, квантовые симуляторы делают успехи в различных областях, от молекулярной энергетики до физики многих тел.

По мере появления небольших систем, область, ориентированная на краткосрочные применения квантовых компьютеров, начинает расцветать. Этот прогресс может позволить реализовать некоторые преимущества и идеи квантовых вычислений задолго до того, как будет завершен поиск крупномасштабного квантового компьютера с исправленными ошибками.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

• Родился М. Письма Борна-Эйнштейна.Лондон: Уокер; 1971.

• Фейнман Р.П. Моделирование физики с помощью компьютеров. Международный журнал теоретической физики. 1982; 21 (6-7): 467–488.

• Ladd TD, Jelezko F, ​​Laflamme R, Nakamura Y, Monroe C, O’Brien JL. Квантовые компьютеры. Природа. 2010. 464 (7285): 45–53. [PubMed: 20203602]
• Shor PW. Алгоритмы квантовых вычислений: дискретные логарифмы и факторизация. Материалы 35-го ежегодного симпозиума по основам информатики; 1994. С. 124–134.https: // arxiv .org / abs / Quant-ph / 9508027.

Основные причины для изучения информатики или информационных технологий

Степени информатики являются одними из самых популярных программ обучения во всем мире. Если вы увлечены компьютерным оборудованием и программным обеспечением, вы, возможно, уже знаете, что степени бакалавра и магистра в области ИТ позволяют сделать успешную карьеру.

Но достаточно ли преимуществ, чтобы компенсировать сложность занятий и проектов, которыми вы будете заниматься? Продолжайте читать, поскольку мы расскажем вам о наиболее важных причинах, по которым вам следует изучать программу по информатике в 2021 году.

Найдите бакалавров в области компьютерных наук

Перед тем, как углубиться, мы рекомендуем несколько школ компьютерных наук:

Ученые-компьютерщики делают мир лучше

Поскольку мы живем в эпоху цифровых технологий, большинство отраслей полагаются на данные и программы. Компьютерные науки и ИТ влияют на все, от научных исследований до развития здравоохранения, транспорта, банковского дела, связи и т. Д. Даже такие объекты, как микроволновые печи, холодильники или дверные замки, теперь подключены к нашим сетям Wi-Fi и личным помощникам.

Технологии сделали мир лучше, быстрее и подключили к нему больше. Но это произошло не по волшебству. Мы прибыли сюда благодаря блестящим умам выпускников ИТ-специальностей, которые взяли свою страсть к технологиям и использовали ее для создания гаджетов и компьютерных программ, которые помогают нам каждый день.

Вы можете быть одним из тех, кто работает над инновациями, продвигающими человечество вперед.

• Будущее за блокчейном?
• Можем ли мы предсказать, когда произойдет следующее сильное землетрясение или цунами?
• Как мы можем остановить следующую крупную кибератаку?
• Будет ли ИИ ответ на главные проблемы человечества?

Получив степень в области компьютерных наук, вы изучите все концепции и навыки, необходимые для ответа на эти и многие другие вопросы.Технологии — это часть нашего будущего, и такие люди, как вы, должны решать, как они повлияют и сформируют наш мир.

Вам не нужно мечтать о том, чтобы стать следующим Биллом Гейтсом или Стивом Джобсом. В конце концов, Windows все еще глючит, и даже iPhone уже не тот, кем был когда-то. Но вы можете разработать новое поколение гаджетов или программного обеспечения, которое улучшит жизнь миллионов людей.

Работа в области компьютерных наук прибыльна и вознаграждается

Постоянное развитие новых технологий также означает, что существует постоянный спрос на блестящие технические умы, которые могут создавать, поддерживать и исправлять как гаджеты, так и код.

По данным Бюро статистики труда США, к 2026 году количество рабочих мест в области компьютерных наук увеличится на 13%. Вы можете заметить аналогичную тенденцию в ЕС, где количество специалистов в области ИКТ (информационных и коммуникационных технологий) выросло на 36,1 % за 10 лет (2007–2017 гг.).

Лучшие вакансии в области компьютерных наук

Эта потребность в квалифицированных ИТ-специалистах означает, что карьера в области компьютерных наук хорошо оплачивается. Например, в США средняя годовая зарплата ИТ-специалистов в 2018 году составляла 86000 долларов США.Имея это в виду, давайте посмотрим на некоторые из лучших ИТ-вакансий и их среднюю годовую зарплату по данным US News:

• Разработчик программного обеспечения: 101000 долларов США в год
• Аналитик компьютерных систем: 88000 долларов США в год
• ИТ-менеджер: 139000 Долларов США в год
• Аналитик по информационной безопасности: 95 000 долларов США в год
• Администратор базы данных: 87 000 долларов США в год
• Веб-разработчик: 67 000 долларов США в год
• Архитектор компьютерной сети: 104 000 долларов США в год

Развивайте передаваемые ИТ-навыки для успешная карьера

Чтобы стать экспертом и занять одну из лучших должностей в области компьютерных наук, вам необходимо развить определенные навыки.Критическое мышление и решение проблем идут рука об руку и помогут вам независимо от того, работаете ли вы над отладкой программы или пытаетесь выяснить, как предотвратить проникновение хакеров в брандмауэр вашей компании. Аналитические навыки особенно полезны для профессионалов, которые работают с большими данными или алгоритмами и ищут шаблоны или создают инструкции.

Внимание к деталям может сломать ваше приложение или программу. Одна плохая строчка кода — это все, что нужно для создания ошибки или нарушения безопасности.Вот почему вам потребуется много терпения, чтобы пройти через бесчисленное количество проб и ошибок, пока вы, наконец, не добьетесь желаемого результата.

Но знаете, что самое лучшее? Вы можете использовать эти навыки и применить их к ИТ-профессиям в любой точке мира. Языки программирования везде одни и те же, и если вы хотите путешествовать на протяжении всей своей карьеры, карьера в сфере ИТ позволит вам это сделать.

Компьютерные науки — это тяжелая работа, но это также одна из самых плодотворных профессий.Помните, когда вы создали свою первую страницу в HTML? Вы чувствовали себя на миллиард долларов, и в этом вся суть ИТ-карьеры.

Лучшие университеты предлагают степени в области ИТ.

Лучшие университеты и колледжи мира осознают важность изучения компьютерных наук. Вот почему они предлагают многочисленные степени в области ИТ, преподаваемые на английском языке, что делает их доступными для таких иностранных студентов, как вы. Ниже мы перечислили некоторые из лучших университетов компьютерных наук в соответствии с рейтингом QS:

• Массачусетский технологический институт (MIT), США,
,
• , Университет Торонто, Канада,
,
• , Оксфордский университет, Великобритания.
• Мюнхенский технический университет, Германия
• ETH Zurich, в Швейцарии
• Национальный университет Сингапура (NUS), Сингапур
• Корейский передовой институт науки и технологий, Южная Корея
• Токийский университет, Япония
• The Hong Конгский университет науки и технологий, САР Гонконг
• Университет Цинхуа, Китай

Средняя стоимость обучения по программе ИТ в этих школах может сильно различаться.Самая дешевая степень магистра компьютерных наук начинается от 1000 евро за академический год. Однако за самые дорогие учебные программы вам придется платить до 46 000 евро за академический год.

Найдите доступные степени по информатике

Не беспокойтесь, если эти расходы на обучение не соответствуют вашему бюджету. Вы по-прежнему можете найти отличные ИТ-программы, для которых не нужно брать студенческую ссуду.

Есть много университетов и колледжей, предлагающих качественные степени в области компьютерных наук по доступной цене или даже бесплатно.Почти все они являются государственными учреждениями, но имейте в виду, что в некоторых случаях бесплатное обучение распространяется только на студентов из ЕС и ЕЭЗ, поэтому дважды проверьте перед подачей заявки:

Онлайн-дипломы по информатике делают жизнь проще

ИТ-дипломы связаны с компьютерами , сети и программное обеспечение. Поэтому вполне логично, что вы можете изучать степень в области компьютерных наук онлайн. Ищете ли вы онлайн-степень бакалавра или магистра в области информационных технологий, университеты и колледжи по всему миру предлагают множество курсов на английском языке.

Основным преимуществом онлайн-обучения является свобода определять свое расписание. Вы можете работать неполный или полный рабочий день или иметь другие обязанности, о которых вам нужно позаботиться. С онлайн-курсами это не проблема. Хотя у вас есть такая гибкость, имейте в виду, что у заданий и экзаменов есть фиксированные сроки, и вам необходимо их соблюдать.

Плата за обучение — еще одно удобство обучения, не выходя из дома. Вы можете легко найти бесплатные степени в области компьютерных наук, а для других программ онлайн-обучения стоимость обучения начинается от 1000-2000 евро за академический год.Вы также сэкономите на расходах на переезд в другую страну, поиск жилья, транспорт и т. Д.

Преимущество онлайн-обучения, которое часто упускают из виду, — это возможность повторно прослушать лекцию. Концепции, которым преподают в ИТ, сложны. Возможно, вы не сразу поймете их, и поэтому возможность воспроизводить урок столько раз, сколько вы хотите, является большим преимуществом. Если вы уже являетесь поклонником аудиокниг, скорее всего, вам понравятся онлайн-уроки. Вы даже можете слушать их в дороге или в путешествии.И снова все это возможно благодаря технологиям.

Стипендии по информатике для поддержки вашего обучения

В этой статье мы уже несколько раз говорили о плате за обучение. Если бесплатные или более доступные степени в области ИТ не удовлетворяют ваши потребности, вы всегда можете выбрать обучение в известном университете за границей. Тем не менее, это не означает, что вам нужно полностью оплачивать обучение.

Доступны многочисленные стипендии по компьютерным наукам. В США, например, такие компании, как Microsoft и Google, предлагают финансирование на сумму до 10 000 долларов США, либо они могут частично или полностью покрыть весь учебный год.

Нет централизованной базы данных со всеми программами финансовой помощи, доступными для будущих студентов ИТ. Но многие веб-сайты перечисляют стипендии в области компьютерных наук. Отличное место для начала — ComputerScience.org, но не стесняйтесь исследовать другие варианты. Если вы хотите найти стипендии в зависимости от страны, в которой вы будете учиться за границей, Scholarshipportal.com поможет вам.

Вы также можете воспользоваться стипендией Studyportals, чтобы получить помощь в финансировании вашего обучения информатике.

Ведущие технологические компании предлагают стажировки в области компьютерных наук.

Дипломы в области компьютерных наук дают вам возможность работать стажерами в некоторых из самых известных технологических компаний. Самый простой способ найти стажировку — заглянуть на сайт компании. Многие компании из списка Fortune 500 предлагают эти программы, поскольку они ищут молодых талантливых студентов, которые могли бы стать членами их команд.

В США также действует программа стажировки в Кремниевой долине, которая длится один год.Он доступен для выпускников программной инженерии и представляет собой уникальную возможность работать в компании Кремниевой долины.

Вы также найдете оплачиваемые стажировки по информатике в Европе. Некоторые из них предлагаются ведущими компаниями, такими как HP, Vodafone, Amazon и т. Д. Продолжительность программы может варьироваться от нескольких месяцев до одного года. Самый простой способ сравнить эти стажировки — это посмотреть на таких сайтах, как Glassdoor, выбрать свою страну и найти вакансии стажеров. LinkedIn также является полезным ресурсом для стажировок, поэтому убедитесь, что вы не оставите камня на камне.

Найдите магистров в области информационных технологий

Готовы начать свое образование в области компьютерных наук?

Мы живем в эпоху цифровых технологий, и пути назад нет. По мере того как мы движемся в будущее, технологии будут продолжать развиваться и помогать нам преодолевать проблемы, решения которых у нас нет прямо сейчас. Получить степень бакалавра или магистра компьютерных наук непросто, но это определенно полезно.

Однако это не тот карьерный путь, который вы выбираете только ради денег.