ИНФОРМАТИКА СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ПЕРСПЕКТИВЫ академик Соколов И А

ИНФОРМАТИКА: СОСТОЯНИЕ, ПРОБЛЕМЫ, ПЕРСПЕКТИВЫ академик Соколов И. А.

академик И. А. Соколов «Информатика: состояние, проблемы, перспективы» ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИНФОРМАТИКИ КАК КОМПЛЕКСНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ Информатика • естественная наука (фундаментальные и прикладные исследования); изучает общие свойства информации (данных и знаний), методы и системы для ее создания, накопления, обработки, хранения, передачи и распределения с помощью средств вычислительной техники и связи; • отрасль промышленности (опытно-конструкторские работы и производство); занимается проектированием, изготовлением, сбытом и развитием систем информатизации и их компонентов; • инфраструктурная область (профессиональная деятельность и эксплуатация систем информатизации); занимается сервисом и эксплуатацией систем информатизации, обучением и др. Информационные технологии - совокупность систематических и массовых способов создания, накопления, обработки, хранения, передачи и распределения информации (данных, знаний) с помощью средств вычислительной техники и связи. 0. 1

академик И. А. Соколов «Информатика: состояние, проблемы, перспективы» КЛАССИЧЕСКИЕ РАБОТЫ ПО ИНФОРМАТИКЕ А. П. Ершов. Статья «Информатика» . Советская энциклопедия, 1988. – Математический энциклопедический словарь – М. : А. А. Дородницын. Информатика: предмет и задачи. В сб. «Кибернетика. Становление информатики» . – М. : Наука, 1986. Е. П. Велихов. Информатика – актуальное направление развития советской науки. В сб. «Кибернетика. Становление информатики» . – М. : Наука, 1986. М. Брой. Информатика. Основополагающее введение: в 4 -х частях. Ч. 1 /Пер с нем. – М. : Диалог-МИФИ, 1996. P. Dreyfus. L’informatique. Gestion, Paris, Jun 1962, pp. 240– 41. D. L. Parnas. Software Engineering Programmes are not Computer Science Programmes. Annals of Software Engineering 6: 19– 37, 1998. P. J. Dennign. Is computer science? – Communications of the ACM, April 2005. D. E. Knuth. Selected Papers on Computer Science – CSLI Publications, Cambridge Univ. Press, 1996. 0. 2

академик И. А. Соколов «Информатика: состояние, проблемы, перспективы» ОСНОВНЫЕ ПРОБЛЕМЫ Вычислительная техника Сети Программирование Данные: технологии хранения и обработки Извлечение знаний Информационная безопасность 0. 3

академик И. А. Соколов «Информатика: состояние, проблемы, перспективы» КОЛИЧЕСТВО ТРАНЗИСТОРОВ В МИКРОПРОЦЕССОРАХ 1. 1

академик И. А. Соколов «Информатика: состояние, проблемы, перспективы» ОБЪЕМ ПАМЯТИ НА ЖЕСТКОМ МАГНИТНОМ ДИСКЕ 1. 2

академик И. А. Соколов «Информатика: состояние, проблемы, перспективы» ХАРАКТЕРИСТИКИ 4 -х ПРОЦЕССОРНОГО СЕРВЕРА Сетевые контроллеры 2 х 1 Гбит/с Модули расширения Система охлаждения RAID контроллер Блоки питания 1500 Вт с резервированием Оперативная память до 256 ГБ Дисковая подсистема 2 ТБ 16 - 32 процессорных ядра, 3 ГГц Система охлаждения 1. 3

академик И. А. Соколов «Информатика: состояние, проблемы, перспективы» СРЕДНЯЯ НАГРУЗКА СЕРВЕРОВ Серверы (RISC / UNIX) 30 -40% Серверы (x 86 / Windows) 10 -20% Полезная нагрузка 1. 4

академик И. А. Соколов «Информатика: состояние, проблемы, перспективы» НАПРАВЛЕНИЯ РАЦИОНАЛЬНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ IT -РЕСУРСОВ Виртуализация и корпоративные ЦОД GRID Интернет-вычисления (Cloud computing) Основные приложения: • энергетика; • ядерная физика; • нефтегазовый сектор; • биоинформатика; • финансы; • астрономия; • оборона и безопасность; • химия; • телекоммуникации; • геофизика; • автоматизация малого и среднего бизнеса (офисные приложения, электронная почта, документооборот, планирование, взаимодействие с клиентами, …); • транспорт • нанотехнологии; • хостинг Web-сайтов; • моделирование климата; • архивное хранение информации • экология 1. 5

академик И. А. Соколов «Информатика: состояние, проблемы, перспективы» СЕРВИСЫ И ПРОДУКТЫ ДЛЯ Cloud computing Google Amazon Основные сервисы (всего более 40): • GMail (почта и архив); • GDocs (совм. работа с документами); • GCalendar (планирование); • GApp Engine (создание Web-приложений); • GBase (структурированное хранилище); • GCheckout (on-line платежи) Ресурсы: • Объемы обрабатываемых данных – более 200 ПБ; • Количество ЦОД – около 40; • Количество серверов – более 100 000; • Число сотрудников – 19 тыс. Основные сервисы : • Elastic Computing Cloud (EC 2) (виртуальные ЭВМ); • Simple Storage Service (S 3) (архив); • Simple. DB (база данных). Характеристики: • Стоимость хранения данных – 0, 18 $за ГБ в месяц; • Виртуальная ЭВМ – 0, 11 - 0, 88 $ в час. HP Основные проекты : • Mag. Cloud. com (подготовка и печать журналов); • Net. Suite ( ERP on-line система для малого бизнеса). IBM Основные проекты : • «Blue Cloud» (13 ЦОД для Cloud Computing по всему миру); • «Bluehouse» (защищенная «социальная» сеть для бизнеса); • RESERVOIR – Resources and Services Virtualization without Barriers (разработка технологий виртуализации ресурсов и сервисов без ограничений) ; Microsoft VMware Основные проекты : • Windows Azure (операционная система для Cloud computing). Основные проекты : • Virtual Data Center Operating System (объединение всех IT ресурсов в единый унифицированный ЦОД). 1. 6

академик И. А. Соколов «Информатика: состояние, проблемы, перспективы» РАЗВИТИЕ СКОРОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ТЕХНОЛОГИЙ ПЕРЕДАЧИ 2. 1

академик И. А. Соколов «Информатика: состояние, проблемы, перспективы» РОСТ СКОРОСТИ ПЕРЕДАЧИ В ШИРОКОПОЛОСНЫХ СЕТЯХ 2. 2

академик И. А. Соколов «Информатика: состояние, проблемы, перспективы» ДИНАМИКА ЧИСЛА ПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ УСЛУГАМИ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ Количество абонентов сотовой связи в мире превысило 3 млрд 2. 3

академик И. А. Соколов «Информатика: состояние, проблемы, перспективы» ЧЕТВЕРТОЕ ПОКОЛЕНИЕ СОТОВОЙ СВЯЗИ 2. 4

академик И. А. Соколов «Информатика: состояние, проблемы, перспективы» ТЕНДЕНЦИИ РОСТА ШИРОКОПОЛОСНОГО ДОСТУПА И УРОВНЯ ПРЕДОСТАВЛЯЕМЫХ УСЛУГ 2. 5

академик И. А. Соколов «Информатика: состояние, проблемы, перспективы» МОБИЛЬНЫЙ ТЕЛЕФОН В ПОВСЕМЕТНОЙ СЕТИ 2. 6

академик И. А. Соколов «Информатика: состояние, проблемы, перспективы» ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ТРУДА ПРОГРАММИСТОВ 3. 1

академик И. А. Соколов «Информатика: состояние, проблемы, перспективы» РАЗВИТИЕ ТЕХНОЛОГИЙ ПРОГРАММИРОВАНИЯ 3. 2

академик И. А. Соколов «Информатика: состояние, проблемы, перспективы» СОВРЕМЕННЫЕ ЯЗЫКИ И ИНСТРУМЕНТЫ 3 G – 3 -е поколение языков программирования (Basic, C, C++, C#, Pascal); 4 G – 4 -е поколение языков программирования (SQL, языки генераторов отчетов, языки генераторов пользовательских интерфейсов); LINQ – пример встраивания языков 4 -го поколения в состав языков 3 -го 3. 3

академик И. А. Соколов «Информатика: состояние, проблемы, перспективы» НАКОПЛЕННЫЕ ОБЪЕМЫ ДАННЫХ (в терабайтах, 1 терабайт = 1012 байт) Человечество в целом (к 2010 г. ) - 1 зеттабайт (1 зеттабайт = 1021 байт) Цифровая фотография. Общий объем информации - до 100 петабайт (1 петабайт = 1015 байт) Поисковые системы. Общий объем информации • Google - более 5 петабайт (по др. сведениям - до 200) • Яндекс - более 100 гигабайт Крупнейшие отраслевые массивы информации (наука) • метеорологические данные (WDCC) - 6 петабайт • физика (NERSC) - 3, 5 петабайт • астрономия (VLBI) - поступает 16 Гб/с 4. 1

академик И. А. Соколов «Информатика: состояние, проблемы, перспективы» Объем крупнейшей БД AT&T 232 Tb France Telecom 30 Tb Yahoo! 102 Tb 4. 2

академик И. А. Соколов «Информатика: состояние, проблемы, перспективы» ТРЕБОВАНИЯ К ХРАНЕНИЮ ДАННЫХ • 24/7/365 Обслуживание 24 часа в сутки, 7 дней в неделю, 365 дней в году • Отказоустойчивость • Катастрофоустойчивость • Масштабируемость Масштабирование должно позволять увеличивать общий объем данных от сотен терабайт до, по крайней мере, сотен петабайт • Время доступа к данным Необходимо обеспечить более медленный, чем логарифмический, рост времени доступа к данным в зависимости от объема хранилища. Начальное значение должно быть порядка сотен миллисекунд • Безопасность • Стоимость хранения Необходимо снизить существующую стоимость масштабируемых системы хранения данных (сейчас –$3 -4/гигабайт). 4. 3

академик И. А. Соколов «Информатика: состояние, проблемы, перспективы» КОЛИЧЕСТВО ПУБЛИКАЦИЙ И ОБЪЕМ РЫНКА СИСТЕМ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЗНАНИЙ 5. 1

академик И. А. Соколов «Информатика: состояние, проблемы, перспективы» ПРИЛОЖЕНИЯ 5. 2

академик И. А. Соколов «Информатика: состояние, проблемы, перспективы» ИЕРАРХИЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЗНАНИЙ ПРАКТИКА СЕМАНТИЧЕСКАЯ ПАУТИНА (SEMANTIC WEB) ТЕОРИЯ Верификация Логика Доказательство Синтез Семантический запрос Онтология Метаданные Данные Анализ Обработка Шифрование Понимание Логика ЭЦП Семантика Истина RDF Модель XML запрос XML схема XML Пространство имен URI Unicode 5. 3

академик И. А. Соколов «Информатика: состояние, проблемы, перспективы» ИСТОЧНИКИ ДАННЫХ 5. 4

академик И. А. Соколов «Информатика: состояние, проблемы, перспективы» РАЗВИТИЕ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЗНАНИЙ Абстрактные знания Абстракция Искусственный интеллект Метаданные Онтология Семантический анализ 2010 Размеченный документ Индекс Полнотекстовый поиск Таблица Реляционная модель Язык запросов 1980 Распределенная среда децентрализация 1990 интеграция 2000 Семантическая паутина Базы данных 1970 Массив 1960 Структура Представление Инструмент Реализация 5. 5

академик И. А. Соколов «Информатика: состояние, проблемы, перспективы» НАПРАВЛЕНИЯ БУДУЩЕГО РАЗВИТИЯ Новые источники Технологии Развитие технологий визуализации Изображения Видео Децентрализация хранения и извлечения знаний Аудио речь Социальные сети Интеграция информации Новые методы Интеграция источников Развитие онтологий Семантический анализ Идентификация пользователя Извлечение знаний Децентрализация вычислений Технические средства Обеспечение реального времени Телекоммуникации 5. 6

академик И. А. Соколов «Информатика: состояние, проблемы, перспективы» ПОТЕРИ ОТ КИБЕРПРЕСТУПЛЕНИЙ В США 6. 1

академик И. А. Соколов «Информатика: состояние, проблемы, перспективы» УЯЗВИМОСТЬ СЕТЕВЫХ ПРОТОКОЛОВ Стек TCP/IP в целом — уязвимость к Do. S-атакам ( «Denial of Service» отказ в обслуживании), прослушиванию трафика ( «sniffing» ), перехват трафика ( «IP Hijacking» ); DNS (система доменных имён) — уязвимы к атаке «cache poisoning» (подмена адресов); BGP (Border Gateway Protocol, протокол динамической маршрутизации в Интернет) — уязвим к перехвату и подмене трафика; SMTP (Simple Mail Transfer Protocol — простой протокол передачи почты) — допускает «неавторизованного отправителя» , уязвим к спаму; NTLM (сетевая аутентификация Windows NT) – уязвим к атаке «Pass the Hash» (использование вместо пароля его hash функции) ; WEP (Wired Equivalent Privacy - шифрование данных в беспроводных сетях) – нестойкое шифрование в Wi-Fi-сетях. … 6. 2

академик И. А. Соколов «Информатика: состояние, проблемы, перспективы» ДОЛЯ СПАМА В ПОЧТОВОМ ТРАФИКЕ 6. 3

академик И. А. Соколов «Информатика: состояние, проблемы, перспективы» ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ С ОТКРЫТЫМ ИСХОДНЫМ КОДОМ (OPEN SOURCE) Linux — линейка операционных систем; BSD — линейка операционных систем; Open. Office — офисный пакет; Apache — Web-сервер; Mozilla Firefox/Thunderbird — Web-броузер/почтовый клиент; My. SQL — СУБД ; La. Te. X — научный редактор; Bit. Torrent — файловый обеменник 6. 4

академик И. А. Соколов «Информатика: состояние, проблемы, перспективы» Представляя собой самостоятельную научную дисциплину, информатика обеспечивает все другие направления современной науки. Наиболее важные и перспективные научные открытия XXI века будут совершены благодаря информатике и информационным технологиям в целом.