4.3. Перспективы развития информационных и коммуникационных технологий

Определения и обозначения

Облачные технологии — способ хранить данные и пользоваться программами через интернет на удалённых серверах. В отличие от работы только на своём устройстве, пользователь может открыть нужные файлы или сервис с разных устройств, если у него есть подключение и доступ.

Интернет вещей — сеть физических устройств, которые собирают данные и обмениваются ими через интернет. Датчики измеряют, например, температуру или влажность, а исполнительные устройства выполняют команды — включают насос или изменяют освещение. Вместе они помогают наблюдать за процессами и управлять ими.

Искусственный интеллект — методы, позволяющие компьютерам решать задачи, обычно требующие интеллектуальных действий человека. Такие системы обрабатывают данные по заданным алгоритмам, например распознают изображения или находят закономерности. Это полезно для автоматизации, но не означает, что компьютер понимает задачу так же, как человек.

Виртуальная реальность — созданная техническими средствами искусственная среда, с которой пользователь взаимодействует как с окружающим пространством. Она позволяет безопасно исследовать или моделировать ситуации, которые трудно воспроизвести в реальности. Дополненная реальность устроена иначе: она добавляет цифровые элементы к изображению реального мира.

Как это устроено

Развитие вычислительной техники повышает производительность компьютеров и одновременно уменьшает размеры устройств. Причина в совершенствовании компонентов: они способны выполнять больше операций, занимая меньше места и потребляя меньше ресурсов. Поэтому вычислительные возможности можно разместить не только в больших компьютерах, но и в телефонах, датчиках и других компактных устройствах. Если обработка происходит рядом с источником данных, системе бывает проще быстрее реагировать и не передавать по сети весь поток информации.

Облачные технологии дают доступ к данным и вычислительным ресурсам через сеть, потому что программы и серверы находятся не обязательно на компьютере пользователя. Это удобно для совместной работы: участники обращаются к общим файлам, даже если пользуются разными устройствами. Серверы могут предоставить и дополнительные мощности, которые не нужно постоянно держать на своём компьютере. Однако без подключения доступ может быть ограничен, а передача и хранение данных требуют защиты от посторонних.

Интернет вещей связывает датчики, бытовые и промышленные устройства, чтобы сведения о состоянии объектов собирались и передавались автоматически. Например, датчик измеряет влажность почвы, а контроллер получает показание и проверяет, нужно ли включить полив. Затем исполнительное устройство — насос или клапан — меняет состояние системы. Такая цепочка помогает управлять процессом без постоянного участия человека, но требует исправных датчиков, связи и надёжной настройки команд.

Искусственный интеллект и обработка больших объёмов данных помогают автоматизировать распознавание образов, прогнозирование и поддержку решений. Это возможно потому, что алгоритмы находят в данных повторяющиеся признаки и используют их для ответа на заданную задачу. Например, система может оценить вероятность события по прошлым наблюдениям. Но если данных мало, они содержат ошибки или не отражают разные ситуации, вывод может оказаться неточным; результат также зависит от выбранного алгоритма.

Виртуальная и дополненная реальность расширяют способы взаимодействия с информацией, потому что показывают её не только в виде текста или схемы. В виртуальной среде ученик может исследовать модель объекта, а проектировщик — заранее оценить конструкцию в цифровом пространстве. Дополненная реальность накладывает пояснения или модели на изображение реальных предметов, например экспоната в музее. Для таких сценариев нужны подходящие устройства, цифровые материалы и корректное распознавание объектов.

Перспективные информационные и коммуникационные технологии

Сравнивайте технологии по тому, как именно они обрабатывают или передают информацию, а не только по названию. Столбец с примерами помогает связать принцип работы с задачей, а последний показывает, какие условия и ограничения нужно учитывать при выборе.

Разбор задач

Совместная работа над документами

Условие. Ученики пользуются разными устройствами и должны вместе редактировать документы. Нужно предложить технологию и назвать условие её использования. Поскольку материалы должны быть доступны участникам из разных мест и устройств, стоит выбрать сетевой способ хранения и работы.

1. Определяем, что требуется: общий доступ к актуальным документам, а не отдельные копии на каждом компьютере.
2. Выбираем облачные технологии: файлы размещаются на удалённом сервере, а ученики открывают их через сервис с разных устройств.
3. Учитываем условие: участникам нужен доступ к интернету и разрешение на работу с документами; права доступа следует настроить так, чтобы посторонние не могли их просматривать.

Ответ. Подойдёт облачный сервис для совместной работы с документами. Необходимые условия — подключение к интернету и защищённый доступ для учеников.

Автоматический полив в теплице

Условие. В теплице требуется следить за влажностью почвы и включать полив, если она снизилась. Важно описать не только датчик, но и то, как показание превратится в действие. Такая задача показывает работу устройств в составе интернета вещей.

1. Датчик влажности измеряет состояние почвы и передаёт показание контроллеру по проводной или беспроводной связи.
2. Контроллер обрабатывает данные: сравнивает влажность с заданным порогом. Если значение ниже порога, система формирует команду на полив.
3. Исполнительное устройство — например, насос или клапан — получает команду и подаёт воду. После этого система может продолжить измерения, чтобы отслеживать изменение влажности.

Ответ. Нужны датчик, канал передачи данных, устройство обработки условия и исполнительный механизм. Цепочка выглядит так: датчик — передача данных — обработка условия — включение насоса или клапана.

Виртуальная экскурсия в музее

Условие. Музей хочет, чтобы посетитель наводил камеру на экспонат и получал сведения о нём. Нужно определить подходящие технологии и данные для работы системы. Поскольку посетитель видит реальный экспонат и цифровые подсказки поверх изображения, здесь уместна дополненная, а не виртуальная реальность.

1. Камера получает изображение экспоната, а программа анализирует его, чтобы определить, какой объект находится в кадре.
2. Для сопоставления нужны изображения или другие признаки экспонатов, каталог с их названиями и описаниями, а также связь между распознанным объектом и записью каталога.
3. Методы искусственного интеллекта могут помочь распознать экспонат по изображению. После распознавания система выводит сведения поверх изображения реального мира — это элемент дополненной реальности.

Ответ. Подходят дополненная реальность для показа подсказок и распознавание изображений с помощью методов искусственного интеллекта. Системе нужны изображения экспонатов, каталог сведений и алгоритм, который связывает объект в кадре с нужной записью.

Типичные ошибки

Считать облако только местом для хранения файлов — слишком узкое представление. Так ошибаются, потому что обычно сначала сталкиваются с облачными дисками, но сервисы могут предоставлять также программы и вычислительные ресурсы. Проверка простая: выясните, где выполняются вычисления и какие услуги предлагает сервис, кроме хранения. Если он запускает программу или обрабатывает данные на удалённом сервере, его возможности шире хранилища.

Считать любое устройство с интернет-подключением полноценной системой интернета вещей — ошибка: само подключение ещё не описывает работу с данными. Часто слово «интернет» в названии заставляет сводить понятие к наличию сети. Проверьте, собирает ли устройство данные и обменивается ли ими для мониторинга или управления. Если оно только подключено, но не участвует в такой цепочке, одного этого признака недостаточно.

Полагать, что искусственный интеллект всегда принимает верные и объективные решения, нельзя. Ошибку допускают, когда воспринимают результат программы как готовый факт, а не как вывод алгоритма на основе данных. Для проверки спросите, насколько данные полны и отражают разные случаи, а также подходит ли алгоритм для задачи. Непредставительные данные или ограничения метода могут привести к неверному ответу.

Смешивать виртуальную и дополненную реальность — значит не различать искусственную среду и цифровые элементы поверх реального мира. Это происходит потому, что обе технологии используют компьютерную графику и специальные устройства. Проверьте, что видит пользователь: полностью созданное цифровое окружение указывает на виртуальную реальность, а реальная сцена с добавленными объектами или сведениями — на дополненную. Этот критерий помогает не путать их применение.

Связь с другими темами

Чтобы разобраться в перспективах ИКТ, полезно знать, как компьютер хранит и обрабатывает информацию. Представление о передаче данных по компьютерным сетям объясняет, каким образом устройства и удалённые серверы обмениваются сведениями. Эти знания помогают понять, что происходит между датчиком, сетью и программой.

Тема связана с информационной безопасностью: сетевые сервисы и подключённые устройства передают и хранят данные, к которым нужно ограничивать доступ. Поэтому при выборе технологии учитывают защиту информации и конфиденциальность пользователей. Безопасность — не отдельная функция после настройки, а условие надёжного применения ИКТ.

Представления о перспективных технологиях пригодятся при дальнейшем изучении сетей, баз данных, алгоритмов и автоматизированных информационных систем. Сети обеспечивают обмен, базы данных помогают хранить сведения, а алгоритмы задают обработку и принятие решений. Вместе эти темы позволяют понять устройство цифровых сервисов и систем управления.

Что запомнить

• Перспективы ИКТ связаны с развитием вычислительной мощности, сетей и способов взаимодействия человека с информацией.
• Облачные технологии дают доступ к данным и вычислительным ресурсам через интернет.
• Интернет вещей объединяет устройства, которые собирают и передают данные.
• Искусственный интеллект решает отдельные задачи с помощью алгоритмов и данных, но не гарантирует безошибочный результат.
• Виртуальная реальность создаёт искусственную среду, а дополненная реальность добавляет цифровые объекты к реальному миру.
• Пользу новых технологий нужно оценивать вместе с их ограничениями и рисками для безопасности и конфиденциальности.