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

ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИНФОРМАТИКИ КАК КОМПЛЕКСНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ академик И.А.Соколов «Информатика: состояние, проблемы, перспективы» Информатика Информационные технологии 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. - совокупность систематических и массовых способов создания, накопления, обработки, хранения, передачи и распределения информации (данных, знаний) с помощью средств вычислительной техники и связи. 0.1

КЛАССИЧЕСКИЕ РАБОТЫ ПО ИНФОРМАТИКЕ академик И.А.Соколов «Информатика: состояние, проблемы, перспективы» А. П. Ершов. Статья «Информатика». – Математический энциклопедический словарь – М.: Советская энциклопедия, А. А. Дородницын. Информатика: предмет и задачи. В сб. «Кибернетика. Становление информатики». – М.: Наука, Е. П. Велихов. Информатика – актуальное направление развития советской науки. В сб. «Кибернетика. Становление информатики». – М.: Наука, М. Брой. Информатика. Основополагающее введение: в 4-х частях. Ч.1 /Пер с нем. – М.: Диалог-МИФИ, P. Dreyfus. Linformatique. 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, P.J.Dennign. Is computer science science? – Communications of the ACM, April D.E.Knuth. Selected Papers on Computer Science – CSLI Publications, Cambridge Univ. Press,

ОСНОВНЫЕ ПРОБЛЕМЫ академик И.А.Соколов «Информатика: состояние, проблемы, перспективы» Вычислительная техника Сети Программирование Данные: технологии хранения и обработки Извлечение знаний Информационная безопасность 0.3

КОЛИЧЕСТВО ТРАНЗИСТОРОВ В МИКРОПРОЦЕССОРАХ академик И.А.Соколов «Информатика: состояние, проблемы, перспективы» 1.1

ОБЪЕМ ПАМЯТИ НА ЖЕСТКОМ МАГНИТНОМ ДИСКЕ академик И.А.Соколов «Информатика: состояние, проблемы, перспективы» 1.2

ХАРАКТЕРИСТИКИ 4-х ПРОЦЕССОРНОГО СЕРВЕРА академик И.А.Соколов «Информатика: состояние, проблемы, перспективы» процессорных ядра, 3 ГГц Система охлаждения Блоки питания 1500 Вт с резервированием Дисковая подсистема 2ТБ RAID контроллер Сетевые контроллеры 2 х 1 Гбит/с Модули расширения Система охлаждения Оперативная память до 256 ГБ 1.3

СРЕДНЯЯ НАГРУЗКА СЕРВЕРОВ академик И.А.Соколов «Информатика: состояние, проблемы, перспективы» Полезная нагрузка Серверы (RISC / UNIX) Серверы (x86 / Windows) 30-40% 10-20% 1.4

НАПРАВЛЕНИЯ РАЦИОНАЛЬНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ IT-РЕСУРСОВ академик И.А.Соколов «Информатика: состояние, проблемы, перспективы» Виртуализация и корпоративные ЦОД Основные приложения: энергетика; нефтегазовый сектор; финансы; оборона и безопасность; телекоммуникации; транспорт G R I D Основные приложения: ядерная физика; биоинформатика; астрономия; химия; геофизика; нанотехнологии; моделирование климата; экология Интернет-вычисления (Cloud computing) Основные приложения: автоматизация малого и среднего бизнеса (офисные приложения, электронная почта, документооборот, планирование, взаимодействие с клиентами,…); хостинг Web-сайтов; архивное хранение информации 1.5

СЕРВИСЫ И ПРОДУКТЫ ДЛЯ Cloud computing академик И.А.Соколов «Информатика: состояние, проблемы, перспективы» Google 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 ; Число сотрудников – 19 тыс. Amazon Основные сервисы : Elastic Computing Cloud (EC2) (виртуальные ЭВМ); Simple Storage Service (S3) (архив); SimpleDB (база данных). Характеристики: Стоимость хранения данных – 0,18 $за ГБ в месяц; Виртуальная ЭВМ – 0,11- 0,88 $ в час. 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) ; HP Основные проекты : MagCloud.com (подготовка и печать журналов); NetSuite ( ERP on-line система для малого бизнеса). Microsoft Основные проекты : Windows Azure (операционная система для Cloud computing). VMware Основные проекты : Virtual Data Center Operating System (объединение всех IT ресурсов в единый унифицированный ЦОД). 1.6

РАЗВИТИЕ СКОРОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ТЕХНОЛОГИЙ ПЕРЕДАЧИ академик И.А.Соколов «Информатика: состояние, проблемы, перспективы» 2.1

РОСТ СКОРОСТИ ПЕРЕДАЧИ В ШИРОКОПОЛОСНЫХ СЕТЯХ академик И.А.Соколов «Информатика: состояние, проблемы, перспективы» 2.2

ДИНАМИКА ЧИСЛА ПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ УСЛУГАМИ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ академик И.А.Соколов «Информатика: состояние, проблемы, перспективы» Количество абонентов сотовой связи в мире превысило 3 млрд 2.3

ЧЕТВЕРТОЕ ПОКОЛЕНИЕ СОТОВОЙ СВЯЗИ академик И.А.Соколов «Информатика: состояние, проблемы, перспективы» 2.4

ТЕНДЕНЦИИ РОСТА ШИРОКОПОЛОСНОГО ДОСТУПА И УРОВНЯ ПРЕДОСТАВЛЯЕМЫХ УСЛУГ академик И.А.Соколов «Информатика: состояние, проблемы, перспективы» 2.5

МОБИЛЬНЫЙ ТЕЛЕФОН В ПОВСЕМЕТНОЙ СЕТИ академик И.А.Соколов «Информатика: состояние, проблемы, перспективы» 2.6

ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ТРУДА ПРОГРАММИСТОВ академик И.А.Соколов «Информатика: состояние, проблемы, перспективы» 3.1

академик И.А.Соколов «Информатика: состояние, проблемы, перспективы» РАЗВИТИЕ ТЕХНОЛОГИЙ ПРОГРАММИРОВАНИЯ 3.2

СОВРЕМЕННЫЕ ЯЗЫКИ И ИНСТРУМЕНТЫ академик И.А.Соколов «Информатика: состояние, проблемы, перспективы» 3G – 3-е поколение языков программирования (Basic, C, C++, C#, Pascal); 4G – 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

НАКОПЛЕННЫЕ ОБЪЕМЫ ДАННЫХ академик И.А.Соколов «Информатика: состояние, проблемы, перспективы» (в терабайтах, 1 терабайт = байт) Человечество в целом (к 2010 г.) - 1 зеттабайт (1 зеттабайт = байт) Цифровая фотография. Общий объем информации - до 100 петабайт (1 петабайт = 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

Объем крупнейшей БД академик И.А.Соколов «Информатика: состояние, проблемы, перспективы» Yahoo! 102 Tb AT&T 232 Tb France Telecom 30 Tb 4.2

ТРЕБОВАНИЯ К ХРАНЕНИЮ ДАННЫХ академик И.А.Соколов «Информатика: состояние, проблемы, перспективы» 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

КОЛИЧЕСТВО ПУБЛИКАЦИЙ И ОБЪЕМ РЫНКА СИСТЕМ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЗНАНИЙ академик И.А.Соколов «Информатика: состояние, проблемы, перспективы» 5.1

ПРИЛОЖЕНИЯ академик И.А.Соколов «Информатика: состояние, проблемы, перспективы» 5.2

ИЕРАРХИЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЗНАНИЙ академик И.А.Соколов «Информатика: состояние, проблемы, перспективы» Данные Метаданные Семантика Логика Обработка Анализ Понимание Синтез Верификация ТЕОРИЯ ПРАКТИКА СЕМАНТИЧЕСКАЯ ПАУТИНА (SEMANTIC WEB) Истина Доказательство Логика Семантический запрос Онтология RDF Модель XML схема XML запрос XML URI Unicode Пространство имен ЭЦП Шифрование 5.3

ИСТОЧНИКИ ДАННЫХ академик И.А.Соколов «Информатика: состояние, проблемы, перспективы» 5.4

Язык запросов Базы данных Массив Таблица Размеченный документ Метаданные Реляционная модель Полнотекстовый поиск Абстракция Распределенная среда Индекс Онтология Семантический анализ Искусственный интеллект Абстрактные знания Семантическая паутина децентрализация интеграция СтруктураПредставлениеИнструментРеализация РАЗВИТИЕ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЗНАНИЙ академик И.А.Соколов «Информатика: состояние, проблемы, перспективы» 5.5

НАПРАВЛЕНИЯ БУДУЩЕГО РАЗВИТИЯ академик И.А.Соколов «Информатика: состояние, проблемы, перспективы» Технические средства Извлечение знаний Новые источники Новые методы Изображения Видео Аудио речь Социальные сети Интеграция информации Интеграция источников Развитие онтологий Семантический анализ Технологии Децентрализация хранения и извлечения знаний Идентификация пользователя Обеспечение реального времени Развитие технологий визуализации Децентрализация вычислений Телекоммуникации 5.6

ПОТЕРИ ОТ КИБЕРПРЕСТУПЛЕНИЙ В США академик И.А.Соколов «Информатика: состояние, проблемы, перспективы» 6.1

УЯЗВИМОСТЬ СЕТЕВЫХ ПРОТОКОЛОВ академик И.А.Соколов «Информатика: состояние, проблемы, перспективы» Стек TCP/IP в целом уязвимость к DoS-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

ДОЛЯ СПАМА В ПОЧТОВОМ ТРАФИКЕ академик И.А.Соколов «Информатика: состояние, проблемы, перспективы» 6.3

ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ С ОТКРЫТЫМ ИСХОДНЫМ КОДОМ (OPEN SOURCE) академик И.А.Соколов «Информатика: состояние, проблемы, перспективы» Linux линейка операционных систем; BSD линейка операционных систем; OpenOffice офисный пакет; Apache Web-сервер; Mozilla Firefox/Thunderbird Web-броузер/почтовый клиент; MySQL СУБД ; LaTeX научный редактор; BitTorrent файловый обеменник 6.4

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