Современные технологии для персональных компьютеров

1. Мультимедиа

2. Интернет

3. Виртуальная реальность Заключение Список использованной литературы

Машина, обладающая всеми свойствами современного компьютера, была создана в 1941 году, однако за более чем полувековую историю ЭВМ, компьютерных технологии стремительно совершенствовались, став доступными любому жителю земли. Термин «компьютер» и аббревиатура «ЭВМ» (электронная вычислительная машина), принятая в СССР, являются синонимами. Однако, после появления персональных компьютеров, термин ЭВМ был практически вытеснен из употребления. В настоящее время аббревиатуру «ЭВМ» в основном используют в историческом смысле — для обозначения компьютерной техники 1940;1970;х годов, особенно советского производства. Слово компьютер является производным от английских слов to compute, computer, которые переводятся как «вычислять», «вычислитель» (английское слово, в свою очередь, происходит от латинского computo — «вычисляю»).

После изобретения интегральной схемы развитие компьютерной техники резко ускорилось. Этот эмпирический факт, замеченный в 1965 году соучредителем компании Intel Гордоном Е. Муром, назвали по его имени Законом Мура. Столь же стремительно развивается и процесс миниатюризации компьютеров. Первые электронно-вычислительные машины (например, такие, как созданный в 1946 году ЭНИАК) были огромными устройствами, весящими тонны, занимавшими целые комнаты и требовавшими большого количества обслуживающего персонала для успешного функционирования. Фундаментальным решением при проектировании компьютера является выбор, будет ли он цифровой или аналоговой системой. Если цифровые компьютеры работают с дискретными численными или символьными переменными, то аналоговые предназначены для обработки непрерывных потоков поступающих данных.

В нашей работе пойдет речь о технологиях для персональных компьютеров, которые появились в 70- х годах прошлого века, использовали процессоры Intel и работающую под управлением операционных систем DOS, OS/2 и первых версий Microsoft Windows.

В 1977 году появился первый массовый персональный компьютер Apple II молодой компании Apple Computer, что явилось предвестником бума всеобщей компьютеризации населения. Благодаря огромному прогрессу в технике, персональные компьютеры становятся все мощнее.

1. Мультимедиа

Многие современные персональные компьютеры теперь поддерживают звук и считывают информацию с компакт-дисков, а используемые в них быстродействующие чипы позволяют стремительно перемещаться по программе. Так появилась платформа для мультимедиа.

Слово «мультимедиа» в последние годы у всех на языке. В самом элементарном виде, это всего лишь использование более одного средства для представления информации. Наиболее простой случай — изображение в книге, более сложный — компьютерная программа, и которой хранятся звуковые отрывки и видеоклипы, а также текст. Именно во втором случае это слово употребляется чаще всего. Доступность такой комбинации носителей на домашних компьютерах открывает двери в новый мир развлечений и образования.

Интерактивные средства мультимедиа позволяют пользователям контролировать способ представления информация. Это означает, что они могут продвигаться и поисках любой необходимой им информации по своему собственному пути. Хорошо сконструированный мультимедийный пакет связывает родственную информацию. В большинстве пакетов эти связи подчеркиваются при помощи выделения ключевых слов цветом или встраивания в экран кнопки, на который пользователю достаточно щелкнуть мышкой, чтобы немедленно перейти к связанной информации. Такие связи называются гиперссылками. Они особенно полезны в учебных или справочных изданиях, поскольку дают пользователю возможность следовать своему собственному ходу мыслей.

Вероятно, наиболее знакомый вам метод хранения подобной информации — диск СD-RОМ. СD-RОМ расшифровывается как «постоянное запоминающее устройство па компакт-диске», а это значит, что информация на диске может только считываться, но никакие изменения в нее не вносятся. Дисковод пересылает в компьютер последовательность «пит — пет пита» (питы — микроскопические углубления на диске), а тот интерпретирует ее как двоичный код и снова преобразует в текст, звук или мультипликацию.

Применяемые сейчас дисководы читают компакт-диски, используя лазер, генерирующий лучи в красной области спектра, по уже изучается возможность использования синих лазеров, которые бы позволили увеличить объем информации, хранящейся па компакт-диске. В настоящее время на компакт-диск можно записать максимум 75 минут видео, а при переходе на синий луч — в три раза больше.

Время, которое требуется компьютеру, чтобы найти информацию на диске, называется временем доступа. Обычно оно измеряется в миллисекундах (мсек). Чем короче время доступа, тем быстрее компьютер отвечает на ваши команды. В наши пни среднее время доступа для компакт-диска составляет примерно 200 мсек, что где-то в десять раз больше, чем для большинства жестких дисков. По мере совершенствования технологии время доступа, конечно, будет уменьшаться.

Информацию можно считывать, как только лазер будет позиционирован над требуемой частью диска. Быстрота, с которой информация передается компьютеру, называется скоростью передачи данных. Она измеряется объемом информации, которая может считываться за одну секунду. Ранние модели дисководов для компакт-дисков передавали информацию со скоростью приблизительно 150 килобайтов (кБ) в секунду. Двухскоростные приводы работают вдвое быстрее. Чем выше скорость передачи информации, тем быстрее она отображается на мониторе.

Мультимедийные компьютерные системы обычно оборудованы дисководом для компакт-дисков, стереофонической системой звуковоспроизведения с динамиками и звуковой платой. Звуковая плата устанавливается на системную плату. Она анализирует содержание звуковых файлов и воспроизводит их через динамики или наушники. Она же позволит вам записывать звук с микрофона или любого другого источника сигнала. После этого компьютер представит звуковые волны в цифровом виде-то есть преобразует их в строку двоичных чисел, которые он способен распознавать — и сохранит на диске.

Большинство звуковых плат могут создавать и воспроизводить два различных типа звуковых файлов — волновые (WAV) и неволновые, или MIDI-файлы. Звук — это, в общем-то, распространяющиеся в воздухе волны, которые заставляют вибрировать барабанную перепонку. В улитке, внутри ушного лабиринта, эти колебания преобразуются в сигналы, которые мозг интерпретирует как звуки. В волновых файлах сохраняется фактическая волновая картина записываемого звука, по сигналы преобразованы в понятный компьютеру двоичный код. Сначала звуковые волны преобразуются микрофоном в изменяющиеся электрические сигналы, называемые аналоговыми. Затем звуковая плата регистрирует силу этих сигналов несколько раз за определенный промежуток времени. Частота, с которой производится эта регистрация, называется частотой дискретизации. Чтобы точно отобразить первоначальное звучание, компьютер должен обладать частотой дискретизации, равной нескольким тысячам раз в секунду.

Частота дискретизации измеряется в килогерцах (кГц). Самая низкая частота дискретизации, используемая в звуковых платах, обычно равна 11 кГц, иными словами, каждую секунду плата регистрирует 11 000 выборок. С увеличением частоты дискретизации качество звука улучшается. Некоторые звуковые платы производят регистрацию с частотой 44 кГц, однако большинство обеспечивает звук хорошего качества и при частоте дискретизации 22 кГц.

Файлы MIDI напротив, хранят не сам волновой спектр, а скорее команды для воссоздания звуков. Они могут использоваться только доя хранения музыки: MIDI расшифровывается как «цифровой интерфейс музыкальных инструментов» и эти файлы содержат информацию для воспроизведения нот. Такие команды отсылаются синтезатору (электронному устройству, способному формировать звуки), и уже он воспроизводит музыку. MIDI файлы особенно полезны в том случае, если есть проблемы с объемом памяти, поскольку они значительно меньше, чем волновые — занимают при той же длительности воспроизведения менее одного процента размера последних.

Другой фактор, влияющий па качество звука, — это количество битов, доступных для хранения. Бит — наименьшая единица хранимой на компьютере информации. Чем больше битов используется для каждого звука, тем лучше его качество. Звуковые платы обычно являются 8- или 16-битовыми. 16-битовая плата может регистрировать и записывать тончайшие опенки звука. Если вы используете частоту дискретизации 44 кГц, то вам нужна 16-битовая плата.

Есть специальные пакеты программ, которые позволяют редактировать звук и значительно улучшать его качество.

Чтобы полностью насладиться мультимедиа, ваш персональный компьютер должен уметь выводить па экран четкие и красочные изображения. Монитор воспроизводит любые цветные изображения при помощи сочетания трех основных цветов — красного, синего и зеленого. Три электронных пушки в задней его части обстреливают экран тончайшими пучками электронов. Изображение на экране составлено из тысяч крошечных точек, называемых пикселами. Каждый пиксел в свою очередь состоит из группы точек, которые при попадании в них электронного луча светятся красным, синим или зеленым цветом. Изменяя интенсивность луча, можно получить различные цвета. Чем больше пикселов на экране, тем четче изображение.

Поскольку каждый залп электронов существует мгновения, чтобы поддерживать изображение на мониторе, нужна постоянная замена электронов новыми. Частотой регенерации измеряют скорость, с которой монитор заменяет вертикальные и горизонтальные строки. Наиболее важно то, как быстро заменяются вертикальные строки. В большинстве мониторов это происходит приблизительно 76 раз в секунду, т. е. они обладают частотой регенерации 76 Гц. Чем выше частота регенерации, тем более устойчиво изображение, выводимое па экран.

Комбинация неподвижных и движущихся изображений, мультипликации, написанных и звучащих слов, музыки и других звуков производит сильное впечатление. Хорошая мультимедийная программа использует все эти средства в их единстве. Уделяя слишком много внимания одному из них (например, видеоизображению), можно испортить общий эффект. Представляя информацию очень привлекательным и простым для понимания способом, видео занимает очень много места на пространстве диска, а его загрузка и воспроизведение могут замедлять работу программы.

Крайне важен также легкий доступ к информации на диске. Для указания пути к родственной информации используются гиперссылки: достаточно щелкнуть мышкой на одной из них, как пользователь перейдет к следующему экрану существенной информации. Гиперссылки особенно важны в мультимедиа, поскольку предоставляют пользователю свободу: он может контролировать как объем изучаемого материала, так и скорость усвоения. Хорошо продуманные программы мультимедиа дают пользователю возможность, нажав на кнопку, одним скачком вернуться к экрану с исходной гиперссылкой. Еще один способ обнаружения информации в мультимедийном приложении связан с использованием встроенных возможностей поиска. Поиск основан на тексте. Даже те приложения, которые позволяют вам искать видео или звуковой файлы, обычно находят его по текстовому описанию.

Существует три основных механизма поиска — но ключевому слову, по теме и полнотекстовый. Ключевые слова применяются для представления более общих тем или вопросов. Для определенной порции информации разработчик назначает ключевое слово. Преимущество поиска по ключевым словам заключается в его быстроте, поскольку не нужно рыскать по всему тексту, а ограничиться лишь встроенным списком ключевых слов.

Предметный же поиск в целом пытается найти совпадения, перебирая заголовки глав или разделов. Опять же, после завершения операции приложение отображает список файлов, в которых появляется интересующая тема.

Полнотекстовой поиск идет заметно медленнее, потому осуществляется по всему приложению. По его завершению приложение отобразит список всех статей, которые содержат ссылку на предмет поиска.

Мультимедийные приложения не ограничиваются играми и энциклопедиями. Есть очень широкий выбор и других приложений. Это могут быть методические пособия для бытовых или профессиональных целей: например, существуют диски, объясняющие, как усовершенствовать навыки общения или сделать в доме ремонт. Они находят свое применение в сфере образования при обучении детишек счету или чтению, взрослых — иностранному языку. Есть туристические справочники, предлагающие пользователю перед тем, как отправиться в какой-нибудь город, увидеть и «услышать» его, погрузиться в его атмосферу. Есть диски для любителей готовить, ремонтировать автомобили. Без мультимедиа не обходятся и н офисе, успешно применяя его, например, в области маркетинга.

Выпущено множество программ, позволяющих создавать собственные интерактивные мультимедиа. Они называются пакетами инструментов для разработки мультимедийных приложений. Различаются они по степени сложности — от легких, работе с которыми может обучиться «домашний» пользователь, до более мощных, используемых профессиональными издателями мультимедиа. Большинство этих программ имеет средства для встраивания и документ видео, звука, цветных картинок, мультипликации, текста и гиперссылок. Многие позволяют также редактировать неподвижные изображения, видео и звук. Другим существенным требованием для создания профессионально выглядящей мультимедийной программы является способность синхронизировать все элементы. Во многих системах для этого предлагают воспользоваться приемом под названием «временная шкала», который дает пользователю возможность установить точки начала и конца для каждого элемента информации, представляемой с использованием средств мультимедиа. Обычно они вмонтированы в диалоговое окно, в котором перечисляются все элементы на каждом экране. Используя ползунковый регулятор и масштаб, можно зафиксировать, в какой точке будет запускаться и заканчиваться каждый элемент.

2. Интернет

Интернет — это глобальная компьютерная паутина, дающая возможность взаимного подключения между сетями.

Начало 90-х годов прошло под знаком стремительного развития Интернета. Компании и отдельные пользователи вес больше убеждались в удобстве практически мгновенной передачи почты, новостей и любой другой компьютерной информации 15 любую точку земного шара.

Технология, лежащая в основе Интернета, была создана в 1969 г. американскими учеными в рамках оборонного проекта АRPAnet. Их целью было разработать сеть, неуязвимую для ядерного удара-то сеть, если бомба разрушит один компонент сети, функциональность остальных не пострадает. Данные передаются пакетами с использованием стандартных методов связи, известных под названием Интернет-протокол (ТСР/IР) — два любых компьютера, объединенных этими протоколами, могут быть связаны в единую систему. При условии правильной адресации пакетов их можно отсылать по Интернету с любого и на любой ПК по любому маршруту. Если происходит сбой или отказ какого-либо компонента, движение данных просто обходит поврежденный участок. Именно многообразие технических возможностей и устойчивость сети, по мнению разработчиков, должно было сделать невозможным внедрение в Интернет цензуры, па которой до сих пор настаивают некоторые политики.

Один из ключевых компонентов Интернета, созданный в середине 80-х годов па средства Национального научного фонда (ННФ) США, дал ученым университетов всей страны возможность совместно использовать дорогостоящие ресурсы пяти региональных центров супер-компьютеров, построенных ННФ. 15 то время пользование Интернетом было ограничено научными и государственными учреждениями. К началу 1990 г. подключение к Сети стало доступным не только для небольших предприятий, но и для частных пользователей. В это же время правительство США выступило с инициативой создания национальной информационной инфраструктуры, и вся эта совокупность факторов вызвала невиданный бум подключений к Сети. Уже в 1995 г. количество пользователей Интернета составило 35 миллионов человек в 135 странах.

Интернет — крупнейшая в мире компьютерная сеть. Существует ряд других типов оплайновых систем, в которые можно войти по телефонной линии с использованием модема (модулятор / демодулятор). Модем преобразует читаемые компьютером данные в сигналы, которые передаются и переводятся обратно в цифровой формат па другом конце соединения. Онлайновые системы выполняют в основном те же функции, что и Интернет; электроннная почта, файловые библиотеки и другие архивы информации, электронные конференции и доступ к базам корпоративных данных или периодическим изданиям.

Доступ ко многим таким системам, называемым электронной доской (BBS) объявлений предоставляется бесплатно, кто время как другие, например, старейшая коммерческая служба онлайновой информации «КомпьюСерв», беруn плату за пользование ее ресурсами в зависимости от времени, проведенного «на линии», и вида услуг. Поскольку создание Интернет финансировалось государством и первыми пользователями были университеты и научные учреждения, информацию в Сети можно получить преимущественно бесплатно. Однако и последние годы ситуация начинает меняться по мере того, как финансирование работы Интернета все больше смещается и сторону частного сектора и разрабатываются новые, более падежные средства защиты. Некоторые компоненты Интернета сегодня оплачиваются из средств, полученных т рекламы.

Помимо электронной почты (е-mail), Usenet и Сети, наиболее распространенными сервисами Интернета являются Telnet и FТР. Каждый из них выполняет разные функции и требует индивидуального программного обеспечения, клиентских программ (от вычислительного процесса d режиме «клиент-сервер»), которые нужно установить и запустить па ПК пользователя. Более крупные коммерческие системы облегчают эту задачу, поставляя полный комплект программных продуктов или средств. Например, Telnet позволяет пользователям подключаться к удаленному компьютеру и пользоваться им так, как если бы они сидели прямо перед ею терминалом. Протокол передачи файлом (FТР) позволяет посылать пли 'брать* файлы из удаленных компьютеров.

То, что называется общим термином Интернет, на самом деле является такой же частью этой системы, каr и World-Wide Web, Usenet или электронная почта. Все это в сущности такие же приложения или сервисы, функционирующие в Интернете, какими является локальный текстовой процессор. Большинство из этих сервисов работают не только в Интернете — как текстовой процессор для ПК может быть в версии для «Эппл Макинтош». Большинство из них можно подключить к Интернету, по некоторые специально держат закрытыми из соображений безопасности или конфиденциальности подобно тому, как некоторые компании имеют свои замкнутые телефонные сети.

Usenet дает возможность обмена новостями между людьми, находящимися в разных точках Земли. В отличие от услуг электронной почты, предоставляемых частными провайдерами, Usenet является государственным сервисом. Он похож на доску объявлений в людном месте, на которой все желающие могут оставить сообщение: «Сдается комната*, «Продаются котята». Различие в том, что такие объявления могут быть совершенно разными по тематике, а желающие ответить размещают отклики там, где они видны для всех. Почти в каждой онлайновой сети можно нести многосторонний диалог — электронную конференцию.

Usenet разделен по темам, называемым («группами новостей» или сетевыми конференциями. Их более 10 тысяч. Каждая имеет свое название, которое компьютер может легко распознавать и сортировать. Например, в названии группы «alt.fan.letterman» первая часть «alt» означает иерархию. Всего существует восемь основных типов иерархий, в том числе alt, bio, biz, comp, rec и sci, но есть и другие, добавляемые в отдельных регионах или сервисах.

Остальные фрагменты названий телеконференций Usenet не столь жестко регламентированы правилами. К примеру, группа «alt.fan.letterman» посвящена обсуждению вечерней программы американского телевизионного комика Дэвида Леттермапа. В категории конференций «alt.fan» есть и другие, поэтому имя. Леттерман, помещено между @@ и «alt.fan.jay-leno»

Многие полагают, что Интернет и Usenet — одно и то же, но на самом деле это не совсем так, Интернет является лишь одним из способов рассылки — или распространения Usenet по всему миру. Еще один способ — прямая передача данных с одного компьютера па другой посредством телефонного соединения.

Российская часть Интернета именуется Runet. Она представлена многими сайтами, пользовательскими сетями и объединениями, из которых особо популярными становятся социальные сети.

Любой подключенный к Интернету пользователь может читать или размещать свою информацию в телеконференциях Usenet. Но иногда информация, размещенная не в гон группе, или размещаемая. многократно, действует участникам конференции па нервы. Для того, чтобы соблюдать правила группы новостей «Нетикет», следует ознакомиться с информационным файлом конференции так называемым FAQ (frequently asked questions, часто задаваемые вопросы).

Есть три способа добраться до этих файлов. Первый: несколько педель подряд читать материалы конференции — файлы FAQ размещаются па них периодически, и уже через две недели вы увидите, что этот файл возникает там как регулярное сообщение, если у нас мало времени и условия подключения позволяют вам пользоваться FТР вы увидите, что большинство файлов FAQ телеконференций размещается на постоянном сайте FTP rtfm mit.edu кроме того. В World Wide Web можно найти огромное количество сайтов, содержащих такую информацию.

Областью Интернета, в которой в последние годы наблюдался наиболее динамичный рост была Всемирная паутина или Сеть («World Wide Web»). Знакомую нам в нынешнем виде Сеть изобрел Тим Бернерз-Ли, ныне сотрудник Массачусекогого технологического института (МТИ). Изобретение основывалось на идее, много лет владевшей умами разработчиков и получившей название «гипертекст». Любой ПК, работающий с Windows, имеет самую простую версию гипертекста: выделенные цветным шрифтом слова, щелчок мышью на которых переносит вас в другой раздел файла Windows Неlр. Таким же образом устроена и Сеть: «клик» па выделенном слове переправляет вас на страницу или документ, где содержится информация по искомой теме. Отличие и том, что такой документ не обязательно находится на этом же компьютере. Единственный щелчок мышью может переадресовать вас на компьютер, находящийся в Австралии, потому что нужная вам информация размещена именно на нем. Просмотровые программы Изначально Сеть представляла собой набор информации исключительно в текстовом виде. Вместо перемещения курсора мышью приходилось двигать стрелку, следуя за ссылкой. Этот способ до сих пор сохранился на некоторых онлайновых сервисах, использующих основанные на текстах интерфейсы и подключения к Интернету («шлюзы»).

Однако, в начале 90-х годов группа исследователей Университета штата Иллинойс под руководством студента Марка Андрисена разработала новую программу, значительно облегчившую пользование Сетью. Просмотровая или «браузерная») программа «Мозаика» выполняла для Сети ту же функцию, которую Windows выполняет для ПК, работающего в ЭО5: она преобразует текст 15 картинки и использует различные графические элементы для удобства пользования системой. В начале 90-х «Мозаика» стала коммерческим продуктом и возникла конкуренция — главным образом между такими гигантами, как Cello WinWeb и Netscape.

Появление просмотровых программ кардинально изменило подход к использованию Сети. Для этого вовсе не требуется технической подготовки, при том, что Сеть может поддерживать все виды данных: от текста и графики до полноформатных видео-аудио клипов и даже радиои телепрограмм. И хотя в качестве такие трансляции пока проигрывают обычным и более дешевым трансляционным средствам, возможности Интернета позволяют слушателям в Европе или Африке принимать крохотные любительские радиостанции где-нибудь на Аляске. Кроме того, Интернет позволяет даже самой скромной фирме охватить своей рекламой весь мир.

Одной из основных технологий, необходимых для передачи через Интернет любой конфиденциальной информации (например, истории болезни, данных кредитной карточки, юридических документов), является кодирование. Существуют способы кодирования, «взломать» которые практически невозможно, но из-за опасности, что ими могут воспользоваться преступники, чтобы скрыть свои махинации, такие технологии не получили широкого распространения.

3. Виртуальная реальность

Виртуальная реальность (ВР) — это технология, которая позволяет Вам внедриться в смоделированный компьютером мир и взаимодействовать с ним. Этот мнимый мир кажется реальным благодаря специальной графике, видеоизображениям и стереозвуку.

Сфера применении виртуальной реальности весьма широка — от занимательных диалоговых видеоигр, в которых вы можете управлять автомобилем, пилотировать самолет, нестись па лыжах вниз по горному склону или охотиться за динозавром — до вспомогательных средств обучения врачей искусству хирургии или летчиков безопасному пилотированию воздушного корабля. Машина способна сгенерировать «мир» размером с пашу вселенную или же столь микроскопичный, как атом или молекула.

Примеров применения виртуальной реальности бесконечно много: управление воздушным движением, медицина, архитектура, развлечения, конторские операции и техническая эстетика… Однако у всего есть и теневая сторона. Виртуальная реальность могла бы также использоваться и таких разрушительных целях, как война или преступление.

Мысль о виртуальной реальности возникла еще в 30-х годах, когда ученые занимались разработкой первого тренажера — имитатора полета для обучения летчиков. Идея состояла в том, чтобы создать у пилота впечатление, будто он управляет настоящим самолетом. Для еще большего усиления иллюзии па экране имитатора воспроизводились кадры взлетно-посадочных полос.

В 1965 г. американцу Айвэну Сазерленду случайно пришла в голову одна идея, которую он обнародовал в статье под названием «Совершенный дисплей». Сводилась она к тому, чтобы создать, используя два крошечных телевизора — по одному для каждого глаза — переносной, или персональный виртуальный мир. Для ее воплощения в жизнь он также разработал дисплей, укрепляемый на голове. Хотя его изобретение работало, и он создал своего рода виртуальный мир, изображения оказались слишком грубы и безыскусны. Другая сложность была связана со шлемом. Он был гак тяжел и громоздок, что приходилось его подвешивать к потолку. Да и стоил он очень дорого. Ученые, взявшиеся в последующие годы доработать исходную идею Сазерленда, немало в этом преуспели. Позднее, в 1985 году, Майкл Макгриви из НАСА разработал намного более дешевый и легкий вариант шлема, взяв обычный мотоциклетный и приспособив к нему миниатюрные экраны дисплея, а также специальные датчики, которые реагировали на движенин головы и были связаны с компьютерами большой мощности и чувствительности.

В том же 1985 году другой разработчик ВР, Майрон Крейгер, открыл в Музее естествознания штата Коннектикут так называемый «Видеоплейс». В общем, «Видеоплейс» был ничем иным, как рядом помещений, находясь в которых, причем даже в разных, посетители могли посредством интерактивной графической системы погрузиться в одно и то же виртуальное пространство, жонглировать в нем различными объектами, вместе танцевать и рисовать.

Последним аппаратным компонентом для полного комплекта виртуальной реальности стала перчатка. Разработали ее прототип в начале 80-х, но в современном виде виртуальная реальность родилась в 1986 г., после того, как программист Джарон Лениер придумал новый вариант перчатки. Так впервые появился единый комплект, состоящий из ВР-шлема и перчаток. Именно Лениер дал повой технологии название «виртуальная реальность».

Различают три основных формы виртуальной реальности. Первая из них, вероятно, наиболее известна. Комплект для нее состоит из шлема, снабженного маленькими ТВ-экранами и наушниками, и перчатки (в некоторых системах вместо нее используют джойстик или «волшебную палочку»). Шлем и перчатка связаны с компьютерами, запрограммированными специальными звуками и графикой, которые меняются в зависимости от предназначения системы: если она используется проектировщиками или архитекторами, то это будут, вероятно, строения или панорамы. Нужные изображения затем воспроизводятся на телеэкранах внутри шлема. Дня создания трехмерного эффекта каждый телеэкран расположен под слегка отличным углом. Когда вы надеваете шлем виртуальной реальности, образы на телеэкранах целиком заполнят ваше поле зрения и вы погрузитесь в виртуальный мир. А через наушники вы услышите все те звуки, которые соответствуют видимым образам.

И шлем, и перчатка (или джойстик) оснащены специальными датчиками, которые позволяют компьютеру улавливать все движения головы и рук. Когда вы поворачиваете голову, чтобы осмотреться по сторонам, компьютер изменяет вашу точку обзора — как будто вы фактически находитесь внутри изображения. Все происходит в реальном времени (с той же скоростью и в тот же момент, как если бы происходило в реальном мире). Перчатка позволяет вам «трогать» виртуальные объекты и «брать» их в руки. С ее помощью вы можете даже вносить изменения в виртуальный мир, меняя расположение виртуальных объектов.

Во второй разновидности ВР для слежения за изображением пользователя в виртуальном мире, в котором также можно подбирать или перемещать объекты, используются видеокамеры. Обе системы ВР позволяют принимать участие в действиях сразу нескольким людям.

В основе же последнего вида ВР лежит воспроизведение трехмерных изображений на большом изогнутом экране. Такая форма помогает усилить у Вас ощущение того, что Вы находитесь в виртуальном мире. Дополнительный эффект присутствия создают специальные трехмерные очки.

В 1991 г. на рынке появилась игра под названием «Дактил Найтмэр». В ее виртуальном мире впервые могли одновременно друг друга преследовать и перестреливаться два участника.

Подобные «аркады» явились только началом. По мере совершенствования технологии ВР начали возникать тематические парки. В таком парке сосуществуют несколько виртуальных миров; их «жители» могут принять участие в различных играх в жанре «фэнтези», причем для создания присущей ему атмосферы речь воспроизводится соответствующими электронными голосами.

«Аркады» и тематические парки — замечательное развлечение, однако об их влиянии на игроков предстоит еще многое узнать. Многие после ВР-игры жалуются на плохое самочувствие — чаще всего на головные боли и головокружение. Доказано также, что у некоторых людей эти игры могут вызывать зависимость, риск возникновения которой следует тщательно изучить.

Несмотря на подобные проблемы и причины для беспокойства, ВР имеет много несомненных выгод. Инвалидам она дает возможность принимать участие в обычно не доступных им видах деятельности. В виртуальном мире люди в инвалидных креслах могут, например, испытывать свободу движений, которой они лишены в мире реальном. Очень немногие могут себе сегодня позволить приобрести систему ВР. Но благодаря техническому прогрессу легкие шлемы и более мощные компьютеры вскоре принесут ВР в дома среднего человека.

Виртуальная реальность широко применяется почти во всех отраслях архитектуры и промышленной эстетики. Уже с середины 1970;ых важным средством проектирования являются системы автоматизированного проектирования (САПР) позволяющие пользователю рисовать на компьютерном экране трехмерные изображения. Однако если у Вас нет шлема ВР и перчатки для вывода этих изображений, погрузиться в свой виртуальный мир Вам не удастся.

Первое письменное свидетельство об использовании виртуальной реальности в сфере технической эстетики связывается с работами в Университете Северной Каролины (США). Тамошние архитекторы создали виртуальное здание и затем «исходили» его вдоль и поперек. Они могли открывать двери и окна, проверяя, все ли может работать, и даже расставлять в некоторых помещениях мебель. Осматривая свой дом «изнутри», создатели могли отыскать любые допущенные в нем ошибки Одно из главных качеств, привлекающих внимание крупного капитала к виртуальной реальности — это то, что она может сэкономить деньги. Разве не искушает возможность обнаружения конструкторских недоработок па столь ранней стадии (представляете, во что может обойтись постройка здания, которое приходится сносить и возводить заново только потому, что оно было неправильно задумано)! Виртуальная реальность позволяет архитекторам также спроектировать несколько различных вариантов здания, а затем проектировщики и представители общественности могут «побродить» ' вокруг, ощутить, как выглядят различные решения, и решить, что им больше всего нравится и что даст наибольший эффект.

Виртуальная реальность открывает огромные возможности. Будущие жители новых городов смогут «прохаживаться» по виртуальным улицам, торговым и жилым кварталам, паркам задолго до того, как в их основание ляжет первый кирпич. Существуют штаны перепроектирования с использованием виртуальной реальности всего главного города Германии — Берлина.

Виртуальная реальность становится огромным подспорьем в авиационной отрасти, позволяя избежать необходимости сооружать несколько различных макетов (моделей в полную величину). Каждый раз, когда инженеры проектируют новый самолет или вертолет, им, чтобы гарантировать его летные качества и безопасность пассажиров и экипажа, приходится создавать образцы. Если с образцом что-то не в порядке, они возвращаются к чертежной доске, вносят изменения, и затем строят другой. Дело это очень дорогостоящее и длительное.

Используя ВР, конструкторы могут проектировать, строить и испытывать свой летательный аппарат в виртуальной среде без того, чтобы им приходилось создавать реальный самолет. Этот метод также дает проектировщику реальную возможность опробовать различные концепции — детально все их рассмотреть, а тогда выбрать самую лучшую. НАСА воспользовалась виртуальной реальностью для разработки проекта вертолета, а компания «Боинг» — при создании последней модели своего самолета.

Врачи, вооружившись возможностями виртуальной реальности, сумели уже побывать внутри человеческого тела. В Университете Северной Каролины метод ВР позволил врачам проникнуть в грудную клетку паписта, больного раком, чтобы удостовериться, что пучок ионизирующего излучения, которым лечили рак, попадет в нужное место. Скоро медики смогут рассматривать и изучать опухоль своими глазами в объемном изображении, а не на двухмерных снимках и рентгеновских пленках Некий убийца, казненный в США на электрическом пуле, завещал свое тело науке. Его труп препарировали на сверхтонкие срезы, которые потом пригодились при создании виртуального тела для медицинских исследований, скоро все студенты-медики вместо реальных пациентов смогут обучаться на виртуальных телах.

Вир1уальная реальность используется и па микроскопическом уровне в фармацевтических исследованиях. Ученые из Университета Северной Каролины имеют возможность, создав определенные молекулы, визуализировать их и ' «проверять» их взаимодействие друг с другом. До появления метода виртуальной реальности эта проверка была очень медленной и сложной. Поэтому вполне вероятно, что виртуальная реальность в будущем окажет заметное влияние на сроки разработки и доступность новых медикаментов и средств лечения.

Виртуальная реальность важна и потому, что помогает наглядно представить неизведанное или невидимое. Возможно, в результате ВР-операторы сумеют с помощью робота выполнять ремонт в космическом пространстве. Так, например, методика под названием «виртуальное кукловождение» построена на том, что квалифицированный оператор управляет роботом, который подражает всем движениям своего «кукловода».

Оператор знает, что приказать роботу сделать, куда двигаться и какие кнопки нажимать, так как видит все происходящее глазами робота. Робот-виртуальная марионетка может применяться в условиях повышенного риска — например, при обезвреживании бомб или пожаротушении. Ученые из Солфордского университета в Англии провели множество испытаний таких роботов. Они уже находят применение в опасных, но крайне важных операциях по захоронению ядерных отходов.

Эти автоматы окажут большую помощь при работе с различными источниками загрязнения окружающей среды. Они способны отправиться туда, где не может ступить нога человека, и производить операции с высоко-токсичными испарениями и сбросами. Такие роботы, вероятно, могли бы также использоваться во всем мире при ремонте или выводе из эксплуатации неисправных или устаревших атомных электростанций в целях предотвращении ядерных аварий.

В Американском училище аэронавтики в Нью-Йорке виртуальную реальность применили для решения экологической проблемы. Студенты на занятиях часто занимались сваркой, в результате которой воздух в близлежащем районе загрязнялся газами. Училище приобрело систему виртуальной реальности, специально запрограммированную по его заказу, чтобы моделировать инструментальные средства, изменения температуры и цвета металла. Теперь студенты могут заниматься сваркой в виртуальной реальности, так что никаких токсичных газов больше не образуется!

Жители районов, прилегающих к военным полигонам, также могут извлечь выгоду из ВР. Использование ВР-систем позволило бы снизить уровни шума от низколетящих реактивных самолетов, а окружающая местность будет меньше страдать от бронированной техники на учениях.

Тематические ВР-парки сегодня пользуются исключительным успехом: ежегодно в них бывают тысячи посетителей. Однако использование виртуальной реальности планируют расширить еще дальше. В США действует виртуальный аквариум, известный как «Водный мир Марриота». Здесь вы можете наблюдать за рыбами через широкоугольные иллюминаторы. В Японии же активно строят планы создания аквариума, в котором посетители смогут фактически поплавать вместе с обитателями моря! Есть проект создания виртуального зверинца в британском городе Лестер: с помощью ВР и другой мультимедийной техники посетители сумеют не только узнать об образе жизни и среде обитания животных, но и «побывать в их шкуре».

Заключение

Первые компьютеры создавались исключительно для вычислений (что отражено в названиях «компьютер» и «ЭВМ»). Даже самые примитивные компьютеры в этой области во много раз превосходят людей (если не считать некоторых уникальных людей-счётчиков). Не случайно первым высокоуровневым языком программирования был Фортран, предназначенный исключительно для выполнения математических расчётов.

Вторым крупным применением были базы данных. Прежде всего, они были нужны правительствам и банкам. Базы данных требуют уже более сложных компьютеров с развитыми системами ввода-вывода и хранения информации. Для этих целей был разработан язык Кобол. Позже появились СУБД со своими собственными языками программирования.

Третьим применением было управление всевозможными устройствами. Здесь развитие шло от узкоспециализированных устройств (часто аналоговых) к постепенному внедрению стандартных компьютерных систем, на которых запускаются управляющие программы. Кроме того, всё большая часть техники начинает включать в себя управляющий компьютер.

Наконец, компьютеры развились настолько, что компьютер стал главным информационным инструментом как в офисе, так и дома. То есть теперь почти любая работа с информацией осуществляется через компьютер — будь то набор текста или просмотр фильмов. Это относится и к хранению информации, и к её пересылке по каналам связи. Поэтому в нашей работе, касающейся актуальных технологий персонального компьютера, мы выделили мультимедиа, Интернет и виртуальную реальность, как три главные современные технологии, позволяющие каждому человеку легко обучаться и развивать свою личный, творческий и профессиональный потенциал.

1. Основы современных компьютерных технологий. — М.: Корона-Принт, 2007. — 448 с.

2. Прохоров А. Интернет. Как это работает. — СПб.: БХВ-Петербург, 2004. — 280 с.

3. Столлинг С. Компьютерные сети, протоколы и технологии Интернета. — СПб.: БХВ-Петербург, 2005. — 832 с.

4. Фролов И., Музыченко Е. Мультимедиа для Windows. — М.: Майор, 2003. — 192 с.

5. Шапиро Д. Основы технологии виртуальной реальности. — М.: Псигма, 2003. — 268 с.

6. Шменк А., Вэтьен А., Кете Р. Мультимедиа и виртуальные миры. — М.: Слово, 1997. — 48 с.