Служба обозначается соответствующим протоколом.
В Internet используется так называемая доменная система имен, в которой имена назначаются путем возложения на различные группы пользователей ответственности за подмножество имен. Каждый уровень в такой системе называется доменом. Домены отделяются друг от друга точками, например: www.bhv.ru – это имя сайта издательства, выпустившего эту книгу. Доменная система имен использует принцип последовательных уточнений. Домен верхнего уровня располагается в имени правее, а домен нижнего уровня – левее. Доменная система образования адресов гарантирует, что во всем Internet больше не найдется другого компьютера с таким же адресом. В имени может быть любое число доменов, но чаще всего используются имена с количеством доменов от трех до пяти. Для доменов нижних уровней можно использовать практически любые имена, но для названия доменов самого верхнего уровня существует соглашение. Можно указать две буквы, которые определяют страну, в которой расположен адресуемый узел. Для России используется обозначение ru [128] , но иногда используется обозначение su, оставшееся от Советского Союза. Для Германии используется de, для Украины – иа. Все страны имеют свой уникальный адрес. Однако не всегда домен верхнего уровня обозначает страну: в США приняты трехбуквенные адреса, обозначающие род деятельности. Для коммерческих организаций используется домен com, сетевые организации – net, edu – для учебных и научных заведений, gov – для правительственных учреждений, mil – для военных организаций и org – для прочих организаций.
Адреса электронной почты несколько отличаются от других адресов Internet. Они состоят из двух частей, разделенных символом @: справа от символа располагается Internet-адрес сервера, на котором располагается почтовое отделение абонента (этот адрес формируется так же, как и любое другое доменное имя в Internet), а слева – имя абонента. В качестве примера привожу свой адрес: Avol@edunet.ru.
Сервисы и службы Internet
Internet с самого начала строился на принципах открытой архитектуры. Это означает, что новые службы могут возникать по мере необходимости. Компьютеры – универсальные устройства, и TCP/IP предоставляет им универсальное средство связи. Поэтому в Internet новая служба – это просто другая программа. Люди установят программу на своих компьютерах, и у Internet появится еще одна новая функция.
Наиболее широко используются следующие службы Internet.
• FTP (File Transfer Protocol, Протокол передачи файлов) – одна из старейших служб, применяемая для копирования файлов с компьютера на компьютер. Internet является крупнейшим хранилищем файлов в мире. Сервис ftp позволяет получать и передавать файлы. Этот сервис – один из основных способов распространения программ, а также различных дополнений и исправлений к ним.
• E-mail (электронная почта) выполняет те же функции, что и обычная почта, только быстрее, надежнее и дешевле. С помощью почтовой программы можно подготовить письмо и разместить его в папке для исходящих посланий. Таким образом, можно подготовить любое количество писем. После этого надо соединиться с почтовым ящиком, расположенном на компьютере поставщика услуг Internet, и обменяться почтой: переслать подготовленные письма и получить пришедшую корреспонденцию. Пересылка писем из почтового ящика по Internet осуществляется без участия компьютера пользователя. Так работает пересылка файлов с помощью протокола UUCP – UNIX-to-UNIX Copy Program (программа копирования с UNIX на UNIX). В настоящее время лучше использовать современную электронную почту, работающую по протоколам SMTP (Simple Mail Transfer Protocol – Простой протокол пересылки почты) и РОРЗ (Post Office Protocol – Протокол почтового офиса). В отличие от UUCP, который построен не на базе TCP/IP и, строго говоря, не является протоколом Internet, два этих протокола являются стандартными протоколами Internet, построенными на основе TCP/IP. Технические особенности реализации протоколов SMTP и РОРЗ обеспечивают более быструю пересылку писем по сравнению с UUCP-почтой.
• NEWS (новости) – это тематические обсуждения или газеты, где каждый подписчик одновременно может быть автором. Эта служба, так же как и Web-форумы или списки рассылки (похожие по функциям, но отличающиеся техническими деталями), предназначена для обмена сообщениями в пределах группы людей, связанных общими интересами.
• USENET – группы новостей, которые называют телеконференциями или электронными досками объявлений. Эта служба работает примерно так же, как и электронная псята, но получаемые письма доступны для общего обозрения. Для удобства дискуссий образованы различные группы, участники которых посылают n принимают сообщения по определенной тематике.
• WWW – World Wire Web (в переводе с английского – "Всемирная паутина"). В основу данной системы положено понятие гипертекста, т. е. множества отдельных текстов, которые имеют ссылки друг на друга. Эти тексты также называются документами, статьями или страницами. Слова, находящиеся в одном документе, как бы "привязаны" к другим документам. Например, если в оглавлении книги вместо номеров страниц поставить ссылки на соответствующие части текста и дать возможность быстрого перехода по ссылкам, то такую книгу будет читать гораздо удобнее. Для работы с WWW используется специальный протокол HTTP – Hyper Text Transfer Protocol (Протокол передачи гипертекста). Гипертекстовые документы создаются с помощью специального языка HTML – Hyper Text Markup Language (Язык разметки гипертекста). Документ во Всемирной паутине, составленный на языке HTML [129] и доступный для просмотра пользователем, называется Web-страницей. Принцип работы со Всемирной паутиной похож на работу с энциклопедией: по ссылкам можно познакомиться с другими статьями. Вызываемый пользователем гипертекст выглядит на экране монитора как обычный текст, содержащий выделенные особым образом (другим цветом, подчеркиванием и т. п.) фрагменты – ссылки на иные документы. Нажимая мышью на эти фрагменты, пользователь перемещается по виртуальным страницам многих документов, отражающих информацию по волнующей его теме. Гипермедиа-документ, помимо гипертекста, содержит также аудиоинформацию, видеоклипы и другие формы информации. Работа с WWW очень проста: любой (компания, государственный орган, общественная организация, человек) желающий сделать свою информацию общедоступной устанавливает в Internet свой Web-cepeep – компьютер, хранящий эти сведения в виде своеобразных файлов информации – Web-сайтов. Пользователь запрашивает информацию у сервера, используя программу-навигатор (браузер). Сегодня самыми популярными браузерами являются Netscape Navigator и Microsoft Internet Explorer. Обе программы основаны на первом браузере Mosaic. Вводя на своем компьютере "адреса" серверов, пользователь может "путешествовать" по всей Сети.
Переходить по многочисленным ссылкам для поиска нужной информации достаточно сложно, и поисковые системы (специальные программы) облегчают задачу нахождения нужного места во Всемирной паутине. В мире наиболее известны поисковые системы www.Yahoo.com, www.AltaVista.com, www.Google.com. В Рунете чаще пользуются www.yandex.ru, www.Rambler.ru, www.aport.ru. Современные поисковые системы еще не совершенны. Они не достигли того уровня, который позволил Максиму Каммереру получить всю необходимую информацию, послав 11 запросов (три из них – лишние) в Большой Всепланетный Информаторий [130] . С ростом объемов информации в Internet значение и качество поисковых систем будут постоянно возрастать.
• IRC – Internet Chat Rely (Беседа через Internet). Эта система похожа на группы новостей, но обмен сообщениями в ней ведется без задержек. Подключившись к группе обсуждающих и набрав сообщение на клавиатуре, можно сделать его доступным другим участникам разговора. Так же видны сообщения других собеседников сразу после того, как они их набрали на клавиатуре.
• ICQ предназначена для прямого межпользовательского общения в Internet. Этот сервис появился только в ноябре 1996 года. ICQ – звучит почти как "I Seek You" ("Я ищу тебя"). Название отражает самое важное отличие от прочих программ общения в Internet. ICQ позволяет "видеть" всех друзей и знакомых, как только они появляются в Сети. ICQ дает возможность обмениваться сообщениями, посылать файлы и URL, играть по сети в игры или общаться в чате. Каждый пользователь ICQ имеет свой личный номер [131] . О популярности ICQ свидетельствует число ее пользователей, на начало 2000 года превысившее 60 млн. человек.
* * *
Сегодня доступ к информации определяет возможность и скорость развития экономики. Поэтому создание информационных коммуникаций – одна из важнейших задач государства [132] . Активное внедрение высокоскоростного доступа к информации сегодня ведется во всех развитых странах. Завтра может потребоваться быстрый и надежный беспроводной выход в Internet с тем, чтобы постоянно находиться в информационной среде. Потому так активно ищутся решения для третьего поколения мобильной связи [133] – с их внедрением проблема будет решена.
Информатика мозга [134]
Память, рассудок, разум, мышление, интеллект… За этими понятиями прочно закрепилась репутация философских категорий. То, что в основе существования упомянутых феноменов лежит деятельность центральной нервной системы (ЦНС), считается само собой разумеющимся. Однако интеллектуальные способности человека во многом зависят от способности мозга обрабатывать информацию. Сегодня появилась возможность использовать методы информатики для анализа интеллекта человека. При этом не следует упрощать многогранность самого понятия "интеллект" как применительно к отдельному человеку, так и к ноосфере в целом. Нельзя вернуться к старому механицизму на новом кибернетическом уровне. Рассмотрим некоторые аспекты интеллектуальной деятельности человека и взаимосвязь ее с процессами обработки информации в ЦНС человека.
Цифра и образ
Прежде всего, попытаемся определить объем информации, которую должно перерабатывать сознание в процессе запоминания и узнавания. Здесь уместно сравнить мозг с современными вычислительными машинами. Наиболее сложные алгоритмы, обрабатывающие значительный объем входной информации (порядка миллиона бит), требуются для решения задач распознавания образа. Современные цифровые вычислительные машины (ЦВМ), производящие миллион операций в секунду, распознают образ в течение секунд, т. е. намного дольше, чем мозг. При том, что в центральной нервной системе сигналы распространяются на несколько порядков медленнее, чем в ЭВМ [135] .
В мозгу при алгоритмической обработке информации распознавание образа за столь короткое время невозможно. Ясно, что у человека обработка информации реализуется не алгоритмически, т. е. принципиально иным, по сравнению с ЦВМ, способом, ибо при распознавании образа, вне зависимости от способа вычислений, требуется обработка одинакового объема информации.
Очевидно, есть механизм, позволяющий обрабатывать информацию, объем которой измеряется мегабитами при работе лишь с одним объектом. Если необходимо узнать данного человека, требуется сравнить информацию об его образе с зафиксированной в памяти информацией о многих людях, и объемы обрабатываемой информации при этом возрастут пропорционально числу хранимых в памяти образов.
В цифровых устройствах реализуется бинарная форма электрического сигнала: нуль задается одним значением электрического напряжения, а единица – другим. Один импульс отображает один бит информации. Для передачи и переработки сообщения используется последовательная череда импульсов или параллельно (по нескольким проводникам) передаются сразу несколько импульсов, как правило, 10-200. Форма импульса может изменяться в узком диапазоне, позволяющем идентифицировать сигнал. Вариации параметров импульса, не выходящие за допустимые диапазоны, информации не несут.
В аналоговой технике форма электрического сигнала (как правило, это изменение напряжения) имеет определяющее значение для содержания информации. Здесь отсутствует необходимость в значительном количестве импульсов (длительность которых в ЦВМ примерно 10-12 с, что на несколько порядков короче продолжительности сигнала, используемого в аналоговых вычислительных машинах – АВМ). Сложная форма одного сигнала позволяет передавать в нем многобитовую информацию. Для работы с электрическим аналоговым сигналом необходимы элементы, обеспечивающие:
• излучение электрического немодулированного сигнала;
• модуляцию сигнала (насыщение информацией);
• передачу модулированного сигнала без потерь и изменений формы сигнала;
• прием и установление соответствия сигнала исходному объекту.
Элементы, позволяющие выполнять данные функции при представлении информации в электрической аналоговой форме, в живых организмах пока не обнаружены, и возникают сомнения в том, что упомянутый способ представления информации используется в каких-либо биологических объектах.
Для работы с импульсными сигналами требуются существенно более простые элементы. Импульсная электрическая бинарная форма представления информации используется, в частности, в зрительной системе животных. Информация последовательно проходит по цепочке: исходный объект – рецепторы сетчатки глаза – зрительный нерв – ЦНС (структуры зрительного анализатора). Первый вид информации (оптическая, электрохимическая) преобразуется в сетчатке глаза, состоящей у человека из порядка 10 х рецепторных элементов (колбочек и палочек). Каждый из нейронных элементов сетчатки реагирует на одну "деталь" исходного объекта, который как бы расчленяется на отдельные части. Колбочки и палочки в сочетании с сопряженными с ними чувствительными нейронами реализуют бинарную логику: выдают или не выдают электрический импульс в зависимости от конкретных характеристик объекта.
Зрительный нерв, обеспечивающий связь сетчатки с ЦНС, можно представить как линию связи, по которой передается двоичное многоразрядное "слово". В данном случае имеет место параллельная передача информационного сообщения, представленного электрическими сигналами в импульсной бинарной форме. Реально при обработке визуальной информации существует параллельно-последовательная передача: как правило, глаз последовательно фиксирует несколько локальных фрагментов объекта, которые последовательно обрабатываются сетчаткой глаза и передаются по зрительному нерву. Полный образ представлен в виде набора из нескольких "слов", имеющих длину порядка 108 двоичных разрядов каждый.
Другой вид электрической бинарной формы представления информации обеспечивает связь между нейронами. Возбуждение и торможение нейрона происходит при появлении "единичных" электрических сигналов в дендритах данного нейрона. Это напоминает работу триггера с определенной "входной логикой", позволяющей изменять внутреннее состояние при различных наборах входных электрических сигналов.
Для нейрона "входными" сигналами являются электрические импульсы, пришедшие от других нейронов. Вариации "входной логики" работы нейрона реализуются за счет различной геометрии дендритов, которая существенно влияет на временные и электрические характеристики сигналов. Однако триггер хранит только один бит информации. В нейроне не обнаружен механизм, позволяющий хранить многобитовую информацию в виде набора бинарных импульсов. Можно считать, что импульсная бинарная электрическая форма представления информации используется в ЦНС человека для передачи отдельных многобитовых сообщений или для управления состоянием нейрона, но не для долговременного хранения информации.
В макромолекулах белков можно записать практически неограниченный объем информации [136] , что определяется разнообразием геометрических форм молекул, образующихся в результате синтеза. Информация, представленная в молекулярной форме, не требует энергии для хранения. Передача информации и процесс запоминания потенциально могут реализовываться химическим путем за счет межклеточного и внутриклеточного перемещения и взаимодействия молекул. Совокупность этих процессов имеет длительность, существенно превосходящую время запоминания и узнавания человеком какого-либо объекта. Поэтому, если хранение информации в виде сложных макромолекул представляется возможным, то передача и считывание информации внутри ЦНС только в молекулярной форме, по-видимому, маловероятны.
В природе известна механическая форма представления информации, использующая высокочастотные механические (ультразвуковые) колебания. Многие живые организмы (летучие мыши, китообразные и др.) излучают вовне ультразвуковые колебания, которые, отражаясь от препятствий, модулируются. Принятые отраженные сигналы используются для распознавания объекта. Скорость перемещения и затухания ультразвуковых волн существенно зависит от свойств среды – чем выше ее плотность, тем больше скорость распространения ультразвука и меньше затухание. Внутри нервной ткани может быть реализована механическая форма представления информации, ибо подавляющее большинство белковых молекул под действием электрического потенциала ведут себя как диполи: они колеблются, создавая ультразвуковые волны; в нейронах, как и в других клетках, существуют быстровращающиеся молекулы и надмолекулярные структуры. Используя различные формы представления информации, потенциально реализуемые в ЦНС, построим модель обработки информации в мозге. Процесс обработки информации в ЦНС трудно описать в терминах и понятиях современной информатики из-за неалгоритмичности организации обработки и неразрывности процессов хранения и преобразования информации, что характерно для ЦНС и нетипично для ЦВМ.
Запоминание "без" памяти
Запоминание - бессознательный процесс, позволяющий фиксировать в нейронной сети информацию в виде отдельных образов, которые, кстати, могут быть не связаны между собой. Информация поступает от органов чувств как отображение реальных объектов.
При запоминании информации последовательность ее движения можно представить следующим образом: орган чувств – предварительная (кратковременная) память – выбор нейрона из запоминающей среды для долговременного хранения информации – передача из кратковременной памяти к выбранному нейрону – собственно запись. Если необходимо вспомнить (воспроизвести) какую-либо информацию, после чего из нейронной сети выбирается нейрон, содержащий затребованные данные, а затем считывается информация из нейрона и необходимые данные передаются и принимаются в соответствующую часть ЦНС.