Веками люди совершенствовали способы и методы передачи, накопления, обработки и хранения информации. При этом средства обработки информации, как и сама информация, видоизменялись и расширяли свои возможности настолько, что это приводило к переменам в общественных отношениях. Появился термин «информационная революция», которым принято обозначать кардинальные изменения инструментальной основы, способа передачи и хранения информации, а также объёма информации, доступной активной части населения.
Информационная революция — кардинальное изменение инструментальной основы, способов передачи и хранения информации, а также объёма информации, доступной активной части населения.
Принято выделять пять информационных революций, определяющих, по сути, пять этапов информационных преобразований в обществе (табл. 2.1).
Содержание первой информационной революции составляет распространение и внедрение в деятельность и сознание человека языка. Вторая информационная революция была связана с изобретением письменности. Сущность третьей информационной революции состоит в изобретении книгопечатания, сделавшего любую информацию, и особенно научные знания, продукцией массового потребления. Четвёртая информационная революция состояла в применении электрической аппаратуры для скоростного и массового распространения всех видов информации и знаний.
Таблица 2.1
Этапы информационных преобразований в обществе
Пятая, последняя, информационная революция связана с созданием сверхскоростных вычислительных устройств — компьютеров. С появлением и массовым распространением компьютеров человек впервые за всю историю развития цивилизации получил мощное средство для эффективного использования информационных ресурсов, для усиления своей интеллектуальной деятельности.
Возможность использования членами общества полной, своевременной и достоверной информации в значительной мере зависит от степени развития и освоения новых информационных технологий, основой которых является вычислительная техника.
Самые первые приспособления для счёта
Наиболее ранний инструмент для счёта, который знает история развития вычислительной техники, – десять пальцев на руках человека. Результаты счёта первоначально фиксировались при помощи пальцев, зарубок на дереве и камне, специальных палочек, узелков.
С возникновением письменности появлялись и развивались различные способы записи чисел, были изобретены позиционные системы счисления (десятичная – в Индии, шестидесятиричная – в Вавилоне).
Примерно с IV века до нашей эры древние греки стали вести счёт при помощи абака. Первоначально это была глиняная плоская дощечка с нанесёнными на неё острым предметом полосками. Счёт осуществлялся путём размещения на этих полосах в определённом порядке мелких камней или других небольших предметов.
В Китае в IV столетии нашей эры появились семикосточковые счёты – суанпан (суаньпань). На прямоугольную деревянную раму натягивались проволочки или верёвки — от девяти и более. Ещё одна проволочка (верёвка), натянутая перпендикулярно остальным, разделяла суанпан на две неравные части. В большем отделении, именуемом «землёй», на проволочки было нанизано по пять косточек, в меньшем – «небе» – их было по две. Каждая из проволочек соответствовала десятичному разряду.
Традиционные счёты соробан стали популярными в Японии с XVI века, попав туда из Китая. В это же время счёты появились и в России.
В XVII столетии на основании логарифмов, открытых шотландским математиком Джоном Непером, англичанин Эдмонд Гантер изобрёл логарифмическую линейку. Это устройство постоянно совершенствовалось и дожило до наших дней. Оно позволяет умножать и делить числа, возводить в степень, определять логарифмы и тригонометрические функции.
Логарифмическая линейка стала прибором, завершающим развитие средств вычислительной техники на ручном (домеханическом) этапе.
Применение
Возвращаясь к главной теме статьи «Для чего можно использовать компьютер», важно понять, что до сих пор полный спектр выполняемых им задач трудно исследовать. И вряд ли все текущие процессы, которые компьютер исполняет, являются пределом его возможностей.
Тем не менее, если говорить об общеизвестных методах использования, то первое, что приходит на ум: ПК востребован в работе и для развлечений. Последнее сейчас особенно популярно, а вместе с образовательной составляющей помогает многим студентам автоматизировать свое обучение и получать больше информации.
Первая компьютерная программа — 1841
Первая в мире компьютерная программистка Ада Лавлейс начала переводить записи Луиджи Менабреа (итальянский математик) на аналитическом движке Бэббиджа в 1841 году. Она поняла, как заставить это делать то, что делают компьютеры, и предложила ввести данные, которые позволят программировать машину для вычисления чисел Бернулли.
Ада была дальновидной математикой — она знала, что числа можно использовать для представления не только величин. Она предсказала, что такие машины, как Analytical Engine, могут быть использованы для создания графики, сочинения музыки и полезны для науки.
2. Интегрированная Среда СКМ MathCad
Интегрированная Среда СКМ MathCad является системой СКМ универсального назначения и наиболее приспособлена для решения широкого спектра, а точнее –практически любых математических задач, в основном непрофессиональными математиками, а также для эффективного использования во всех областях сферы образования.
По сей день они остаются единственными математическими системами, в которых описание решения математических задач дается с помощью привычных математических формул и знакомых символов. Такой же вид имеют и результаты вычислений. СКМ MathCad не очень подходит для серьезной профессиональной научной деятельности математиков, она больше предназначена для решения не слишком изощренных математических задач, выполнения технических расчетов любой сложности, а главное – не имеет конкурентов в области образования. Благодаря высоким характеристикам, СКМ MathCad полностью оправдывает термин » CAD » в своем названии ( Computer Aided Design), подтверждающий принадлежность к классу наиболее сложных и совершенных систем автоматического проектирования – САПР . Система MathCad является типичной интегрированной системой, то есть объединяющей в своем составе несколько обособленных программных средств для решения определенного круга самостоятельных задач.. Первоначально она была предназначена для сугубо численных вычислений и ориентирована под MS-DOS , но, начиная с версии 3.0 (1990 г.), работает под ОС Windows и имеет достаточно широкий набор средств для символьных и графических вычислений.
Все действия в СКМ MathCad сразу оформляются в виде документа, состоящего из рабочих листов, на которых помещается описание алгоритма, рабочие формулы, комментарии, иллюстрации, графики, таблицы. Форма такого документа максимально приспособлена для печати, передачи по сети Internet и не требует дополнительного редактирования. С другой стороны, этот документ, имеющий расширение .mcd, содержит в скрытом виде всю программу вычислений. Он может быть импортирован как для целей издания, так и для продолжения и совершенствования программных вычислений. Весь документ или отдельные его части могут быть заблокированы для редактирования путем задания пароля.
На рис.12.2 приведена архитектура СКМ MathCad . Центральным блоком являются два ядра: собственно ядро СКМ и ядро символьных вычислений, аналогичное СКМ Maple , приобретенное у разработчика – фирмы Waterloo Maple .
Встроенные в среду MathCad электронные книги (e-Books) содержат примеры, справки и типовые расчеты из различных областей науки, техники, экономики. Любой фрагмент из этих книг можно скопировать на рабочий лист документа и выполнить.
Библиотеки и пакеты расширений, ориентированные на решение различных прикладных задач, поставляются и устанавливаются разработчиком отдельно.
Мощный интерфейс СКМ MathCad не требует программирования при вводе заданий и индикации результатов – все это выполняется в традиционной форме на общепринятом языке математических символов и формул без применения каких-либо специальных команд или операторов. Показательно, что в каждом алгоритмическом языке простое возведение в степень, в меру фантазий разработчиков языка, выполняется при помощи уникальных собственных условных обозначений – всевозможных стрелочек, крышечек, двойных звездочек и Бог знает чего еще, а то и вовсе отсутствует и требует вызова специальных функций – как в языках семейства Си . В MathCad эта операция имеет привычный вид.
Интерфейс является визуальным – то есть практически любые действия в СКМ можно выполнять без помощи клавиатуры, просто выбирая нужные пункты меню или инструменты на панелях. В этом интерфейсе реализован принцип » WYSIWYG » – что видим на экране, то и получаем в работе и при выводе.
Интерфейс интеллектуален – конечно, здесь далеко до интеллекта Visual Studio-2010, но во многих случаях он не допустит ошибочных действий пользователя.
Упомянутый входной язык ввода является интерпретирующим, то есть промежуточные результаты появляются по мере ввода очередной формулы. Сама же СКМ MathCad написана на одном из самых мощных языков – С++. По мере того, как пользователь набирает на рабочем листе текст алгоритма вычислений, среда сама составляет скрытую программу на промежуточном языке связи, которая затем сохраняется в виде файла с расширением .mcd. К сожалению, исполняемого файла с расширением .ехе пакет MathCad не формирует – для работы с импортированным документом необходимо наличие установленного приложения MathCad . А вот вставить образ документа либо отдельный его фрагмент в текстовый редактор , например, MS WORD , через системный буфер никакого труда не представляет. Именно так и вставлялись все иллюстрации в этой главе. Рекомендую после такой вставки фрагмента вызвать на нем контекстное меню – пункт «Формат рисунка…/Размер» и установить в окне «Масштаб по высоте» 128% – для шрифта 12-го кегля наиболее подходящий.
Объектами рабочего листа могут быть формульные текстовые или графические блоки. Действия над блоками выполняются в строгом порядке слева направо, сверху вниз. Блоки, готовящие операции , должны предшествовать выполнению этих операций. При этом организована сквозная передача данных от одного объекта к другому. Изменение входных данных мгновенно обеспечивает пересчет результатов.
Контент (содержание) этой СКМ можно рассматривать в качестве исключительно мощного справочного средства по математике. Кроме того, в СКМ MathCad интегрированы формульный, текстовый и графический редакторы, позволяющие упростить ввод многоэтажных сложнейших формул и получить итоговый документ. Промежуточные действия в ходе символьных преобразований в СКМ MathCad скрыты от пользователя, но не следует забывать, что для получения конечного результата используются сложнейшие рекурсивные алгоритмы, мало знакомые широкому пользователю и зачастую не оптимальные на взгляд математика . При этом никто не запрещает пользователю пошаговое выполнение и индикацию знакомых из литературы алгоритмов, что значительно упрощает решение при известном конечном результате. В СКМ MathCad не создается итоговый исполняемый *.exe файл , значит, для просмотра готового (например, импортированного) документа требуется наличие установленного пакета СКМ MathCad .
Перечислим основные возможности Среды MathCad .
Общие возможности
- Разработка и редактирование документов, содержащих как математические формулы любой сложности, так и все встроенные инструменты Среды MathCad . Подготовка этих документов к изданию или передаче по сети Internet.
- Использование общепринятого расширяемого языка разметки XML как универсального способа организации обмена данными с другими приложениями. Это позволяет преобразовывать файлы MathCad в HTML-страницы и в формат PDF.
- Возможность вставки в документ широкого спектра объектов (см. рис.12.3.)
- Разработка веб-документов и сетевые возможности по их пересылке, получению обновлений и поддержки.
- Получение документов MathCad по сети и выполнение расчетов в этих документах.
- Получение через Internet и подключение новых книг расширения для реализации дополнительных возможностей среды MathCad .
- Доступный официальный форум.
- Использование серверных услуг среды MathCad ( Mathcad Application Server) – удаленное подключение к пакету MathCad в полной комплектации через стандартный веб-браузер Internet, даже если MathCad не установлен на компьютере.
- Импорт документов из MS Access и MS Excel и математическая обработка данных из этих документов.
- Наличие обширных справочных материалов по математике и основных физических констант, а также большое количество задач с готовыми решениями по многим разделам науки и техники.
- Выполнение вычислений любой сложности – использование среды MathCad в качестве сверхмощного научного интеллектуального калькулятора с применением богатой библиотеки встроенных функций ( более 680; для сравнения, в MS Excel их около 200), с точностью до 17 значащих цифр (а при использовании специальных операторов – и до 250) и с неограниченными возможностями запоминания промежуточных результатов. При этом имеется возможность вычислений как по введенной в документ формуле целиком, так и по отдельному, выделенному фрагменту формулы.
- Использование графического редактора для построения двумерных и трехмерных графиков любой сложности, наглядных диаграмм и не только для простого построения, но и для связи графика с формулой, при которой изменение параметра сразу отражается на кривой графика. Имеется также возможность создание объектов движущейся анимации и просмотра импортированных файлов, например, видеофильмов в формате AVI при помощи встроенного в среду MathCad проигрывателя Playback .
- Действия с размерностями.
Численные методы вычислений
- Решение уравнений и систем уравнений, как линейных, так и нелинейных. Нахождение корней многочлена.
- Решение неравенств.
- Вычисление определенного интеграла.
- Вычисление несобственных интегралов.
- Вычисление кратных интегралов.
- Численные методы дифференцирования.
- Численное решение обыкновенных дифференциальных уравнений – задача Коши.
- Численное решение обыкновенных дифференциальных уравнений – решение краевой задачи.
- Решение дифференциальных уравнений в частных производных.
- Вычисление суммы и произведения членов ряда.
- Исследование функций и численное определение экстремумов функций одной и нескольких переменных, построение асимптот .
- Решение оптимизационной задачи методом линейного программирования.
Символьные вычисления
- Выполнение точных вычислений с представлением результатов в традиционной математической форме – с записью ответа в форме радикала и специальных иррациональных чисел , , .
- Символьные преобразования математических выражений целиком или их фрагментов:
- разложение выражений в более простые;
- приведение подобных;
- разложение на множители;
- приведение к общему знаменателю;
- вынесение общего множителя;
- разложение на элементарные дроби;
- вычисление коэффициентов полиномов;
- выполнение подстановок.
Работа с матрицами и матричные вычисления
- Элементарные матричные действия: создание, импорт, заполнение матриц, задание матриц специального вида, умножение, сложение, транспонирование и сортировка матрицы в целом или ее фрагмента. Выполнение векторизации – однотипных действий над всеми элементами матрицы.
- Вычисление определителя, размерности, ранга и следа матрицы, скалярное и векторное умножение векторов, вычисление якобиана, например, для перехода к другим системам координат в тройном интеграле. Вычисление собственных значений и собственных векторов , поиск максимального и минимального элемента матрицы.
- Матричные преобразования: скалярное и векторное умножение векторов, поиск обратной матрицы и решение системы алгебраических линейных уравнений, всевозможные разложения матрицы на произведение матриц специального вида: двух треугольных – верхней и нижней (LU-преобразование), треугольной и ее же транспонированной (разложение Холецкого), ортогональной и верхней треугольной (QR-разложение), сингулярное разложение.
- Интегрирование среды MathCad с матричной математической системой MATLAB и возможность использования ее аппарата открывает удивительные возможности эффективного решения матричных задач неограниченной сложности.
Решение дифференциальных уравнений
Программирование
Составление программ и выполнение расчетов на упрощенном процедурном алгоритмическом языке с возможностью использования всех процедурных конструкций: условных операторов, циклов, массивов, модуль-функций, модуль-процедур.
Комплексные числа
- Представление комплексных чисел в традиционной форме, возможность выполнения основных арифметических действия с ними.
- Возможность автоматического получения результатов многих вычислений в виде комплексного числа (например, всех корней многочлена).
- Возможность задания комплексного аргумента для многих библиотечных функций и получение математически корректного результата.
Обработка данных и финансовые расчеты
Теория вероятностей и математическая статистика
Математическое моделирование
Специальные возможности по прикладным инженерным и научным расчетам
Выберите документ из архива для просмотра:
Выбранный для просмотра документ 2-Применение компьютерной техники.ppt
Курс повышения квалификации
Контрольные вопросы и задания
1. Расскажите об истории развития счетно-решающих устройств до появления ЭВМ.
2. Что такое поколение ЭВМ и чем вызывается смена поколений?
3. Расскажите о первом поколении ЭВМ.
4. Расскажите о втором поколении ЭВМ.
5. Расскажите о третьем поколении ЭВМ.
6. Расскажите о четвертом поколении ЭВМ.
7. Когда и почему название «ЭВМ» стало постепенно заменяться термином «компьютер»?
8. Чем прославился математик Джон фон Нейман?
Зачем нужен компьютер на работе
Работы у всех разные, но компьютеры есть везде, начиная от стойки рецепции или турникета проходной. Для чего нужен компьютер в офисе?
Управление предприятием
Без электронного документооборота немыслима деятельность современного предприятия. Даже небольшой семейный бизнес завязан на отчётности в ПК. Деловая переписка, формирование документов, распечатка счетов и накладных – век печатных машинок давно минул. На крупных производствах повсеместно внедрены ERP – автоматизированные системы управления предприятием. С главного сервера на персональные ПК сотрудников поступают команды и задачи, подчинённые общей цели. Эффект от внедрения подобных решений исчисляется миллионами.
Оперативный контроль бизнеса
Современному бизнесу как воздух необходима быстрота принятия решений. На помощь приходит ip-телефония – виртуальная офисная АТС вытеснила старорежимный коммутатор. Видеоконференции с партнёрами и удалёнными сотрудниками – обычное дело.
Гибискус, цветок смерти, почему так называют это растение
Моделирование объектов и ситуаций
Есть и узкопрофильные ниши, где без компьютера не обойтись. Дизайнеры визуализируют проекты, внешне неотличимые от реальности (photoreal). Расчёт вероятностей в математическом моделировании событий (в метеорологии – определение пути урагана) требует запредельных мощностей. Здесь используют облачные вычисления (обратная сторона майнинга криптовалют). Конечная информация поступает на ПК пользователя.
Электронная коммерция
В интернет-магазинах используются CRM – системы управления отношений с клиентами. Незаменимая вещь для электронной коммерции – без этого ПО невозможно отслеживать тысячи ежедневных транзакций. У каждого менеджера стоит на рабочем месте ПК, откуда информация поступает в центр обработки данных.
Автоматизация логистики оптимизирует транспортные расходы. Сигналы от GPS-навигаторов машин принимаются сервером, где анализируется их местоположение. На складе формируются заказы, поступает команда на погрузку, и перевозчику вручается готовый маршрутный лист. Трудно даже представить себе ручную обработку заказов среднего по размеру онлайн-маркета.
Тема “Зачем нужен компьютер человеку” слишком велика. Для чего нужен персональный компьютер – вопрос уже более философский, чем практический. Трудно перечислить все сферы применения ПК дома и на работе. Не за горами массовое внедрение искусственного интеллекта (ИИ). Сейчас большинство конечных решений принимает пользователь. Человеческий фактор повышает риск неправильной интерпретации данных – мы все несовершенны. Использование ИИ позволяет минимизировать эти риски, но порождает другие. Неизвестно, будет ли дружественна человеку самообучающаяся машина. Одно можно констатировать с уверенностью – компьютер в современной жизни не заменить ничем.
Как избавиться от запаха в холодильнике быстро: лучшие советы, народные средства, профилактика неприятных запахов
