Компьютеры в науке реферат

Обновлено: 05.07.2024

Актуальность данной темы заключается в том, что для развития любого человеческого общества необходимы материальные, инструментальные, энергетические и информационные ресурсы. Настоящее время - это период, характеризующийся небывалым ростом объема информационных потоков. Это относится как к экономике, так и к социальной сфере. Наибольший рост объема информации наблюдается в промышленности, торговле, финансово-банковской и образовательной сфере.
В современных условиях профессиональная подготовка специалистов в любой предметной области предполагает достаточно глубокие знания в области компьютерных технологий. Многие задачи, решение которых ранее считалось невозможным, в настоящее время успешно решаются средствами компьютерных технологий. Это относится к созданию и сложной обработке современных локальных и распределенных документов, реляционных баз данных, компьютерному моделированию сложных систем, в частности педагогических систем с формализованной обратной связью.
Информатизация науки была вызвана как необходимостью эффективного выполнения наукой тех задач, которые ставила перед ней жизнь, так и внутренними потребностями самой науки.
Необходимость информатизации науки обуславливается, в частности, тем, что в самой ткани современной науки происходят крупные изменения, составляющие предпосылки для глубочайшей научной революции. Происходят сложные процессы интеграции и дифференциации наук, возникают новые области научного знания в авангарде которой идут науки о человеке и его жизни, и прежде всего биология. Наука берется за исследования все более сложных явлений и процессов живой материи с повышением точности получаемой информации о них.
Вместе с тем, информатика расширяет сферу чувственного восприятия исследуемых объектов, изображая их на экране дисплея в виде схем, графики, таблиц, наглядного образа, что, безусловно, создает определенный благоприятный для восприятия психологический климат. Эти образы информатика связывает с абстрактными представлениями, что является своеобразной формой восхождения от абстрактного к конкретному.
Компьютеры решают не только алгоритмические вычисли-тельные задачи, но и реализуют логические алгоритмы, круг кото-рых очень широк. Более того, возможны неалгоритмические способы решения задач путем применения методов, сокращающих множество возможных вариантов решения задач по каким - то критериям. Человек принимает ряд решений на основе промежуточных результатов. Возникает задача снабдить компьютеры методами самостоятельного принятия решений, способностью к самообучению и оперированию с нечеткими целями и идеями. Это задач решаются в процессе создания искусственного интеллекта.
Отношение индивида к имеющейся информации избирательно, оно зависит не только от степени понимания этой информации, но и от его способности свободно ориентироваться в информации, ее классифицировать, способности делать прогнозы, от позитивного или негативного отношении к получаемой информации, от эмоций, вызванных этой информацией, соответствия ее ценностным идеалам воспринимающего информацию субъекта.
Цели и задачи данной работы следующие:
1.Раскрыть тему формирования баз данных и использование их в научной деятельности.
2.Описать целенаправленное формирование информационных умений и навыков в системе высшего образования.
3.Раскрыть вопрос о современных программных средствах реализации тестирования знаний обучающихся в системе высшего образования.

Зарегистрируйся, чтобы продолжить изучение работы

2.ЦЕЛЕНАПРАВЛЕННОЕ ФОРМИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ УМЕНИЙ И НАВЫКОВ В СИСТЕМЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

Уже длительное время компьютеры помогают ученым хранить, обрабатывать и анализировать данные. Однако быстрое накопление новых знаний меняет научный мир, меняются и компьютеры-помощники. Они становятся более самостоятельными, могут не только анализировать данные, но и формулировать предположения по результатам анализа. Уже сейчас работа ученого немыслима без помощи автоматических систем, и в будущем их роль будет только возрастать.

Перспективам использования компьютеров в научных исследованиях посвящена философская научная статья Андрей Юрьевича Ржецкого, профессора медицины и генетики Университета Чикаго, и его коллеги Джеймса Эванса. Работа опубликована в разделе Perspective последнего номера Science.

Ученые рассказывают, как новое поколение компьютеров влияет на социальные и культурные аспекты научного производства, ломает языковые барьеры в общении ученых из разных стран.

Мощные компьютерные устройства в ближайшие десятилетия будут на переднем крае новых масштабных экспериментов в биомедицине, химии, физике и общественных науках.

История такая: мы изначально написали огромную обзорную статью, с гораздо большим количеством материала, фактов, более содержательную. А потом, как водится, наше сочинение редакция немилосердно порезала, переиначила, местами переформулировала — и получилось то, что опубликовано. То есть изначально это был обзор с элементами комментария — сейчас это комментарий, но он показывает возможное направление исследований, то, к чему мы стремимся в своей работе.

— Какова, по вашему мнению, будет роль человека и роль компьютеров, роботов в научной работе будущего?
— Роль человека, конечно, останется очень большой.

Все, что сейчас возможно сделать с помощью компьютеров, примитивно по сравнению с человеческими возможностями.

Как автоматическая проверка орфографии при написании статьи: это помогает написать статью, делает работу легче, но не пишет статью за вас. Еще одна метафора – экскаватор, помогающий строить дома, но не работающий без человека.

В журнале Nature была опубликована серия статей про роботов-ученых. Такой робот планирует эксперимент, ставит его, анализирует, а на основании анализа планирует дополнительные эксперименты. Конечно, это была очень узко поставленная задача: такой робот не конкурент реальным ученым. Но это робот, который может работать по 24 часа в сутки и может служить хорошим помощником.

— Нужна ли современной науке философия?
— Наука постоянно сталкивается с философскими вопросами, динамично развиваясь в современных условиях. С одной стороны, наука – это сложная методология, эксперименты, но самое главное, на мой взгляд, — правильно выбранная цель, созданная воображением. Без воображения хорошей науки не бывает, а философские вопросы, связанные с выбором цели, возникают в науке постоянно.

И это очень сильное движение — я бы сказал, за права человека.

Потому что возможность получать и качественно анализировать информацию очень много дает ученому.

— Как русский ученый, работающий за границей, как вы относитесь к новой правительственной программе привлечения зарубежных ученых?
— Я считаю, что это очень интересное и очень важное предложение. Я сам получил образование в Новосибирском государственном университете, защитился в Институте цитологии и генетики там же, в Новосибирске. В 1991 году в качестве постдока поехал в США и с тех пор живу здесь. Я получил свою первую профессорскую позицию в Колумбийском университете в Нью-Йорке, теперь работаю в Чикагском университете. Если была бы возможность вести исследования в России и читать лекции на родном языке, я бы сделал это. После почти двадцати лет работы за рубежом я особенно остро осознаю связь со своей культурой (и чем я ей обязан), живое общение по-русски стало роскошью.

Появление компьютеров внесло большой вклад в области науки. Они позволили для сбора и записи огромных объемов данных. Они позволяют ученым хранить информацию бесконечно и легко просматривать ее.

Компьютеры являются важной частью науки

история

Данные, математика и обнаружение данных

Автоматизированные Машины

Автоматизированные машины - это машины, которые полностью или частично управляются компьютером. Компьютерная автоматизация используется в основном на промышленных предприятиях. Тем не менее, это также полезно в науке. Машины могут использоваться для запуска автоматических тестов и выполнения простых задач. Одним из примеров машин, используемых в науке, является роботизированная рука, которая используется для обработки радиоактивных образцов. Эти роботизированные руки позволяют ученому безопасно обрабатывать и тестировать очень опасный образец.

Обмен данными

Интернет, который был разработан учеными совместно с правительством, во многом способствовал прогрессу науки. Первое доказательство этой концепции было показано в 1972 году, и с тех пор оно позволило широко распространять идеи и информацию. Интернет позволяет практически мгновенно обмениваться данными на любом расстоянии. Это облегчает сотрудничество с коллегами в любой точке мира.

Манипуляция данными

Компьютеры позволяют нам управлять данными, которые мы собираем, более легкими способами. Большинство людей привыкли к этому аспекту компьютеров с помощью программы обработки текста. Текстовый процессор позволяет нам манипулировать данными в форме слов. Без компьютеров мы все еще могли бы использовать пишущие машинки.

Как компьютеры используются в промышленности?

Бизнес сегодня широко используется в компьютерах. Это стало необходимостью для промышленности как способ более эффективного использования своих ресурсов, а также способ достичь .

Как компьютеры используются на рабочем месте?

Широкое использование компьютеров произвело революцию во многих аспектах труда и бизнеса. Всего за несколько поколений компьютер превратился из таинственного инструмента, доступного для .

Как компьютеры используются в прогнозировании погоды?

На протяжении всей истории метеорологи выполняли многочисленные методы и эксперименты, чтобы прогнозировать погоду с большей эффективностью с течением времени. Из-за существенных достижений в .

Применение IT-технологий в науке и фундаментальных исследованиях.

Само возникновение и дальнейшее развитие компьютеров и информационных технологий обусловлено открытиями в области различных наук, включая фундаментальные. Основой электронных вычислительных систем являются функциональные элементы электронных устройств или эффекты физических явлений. Создание электронных ламп, транзисторов и полупроводниковых интегральных схем, которые использовались и в настоящее время применяются при производстве компьютеров – являются эволюционными открытиями практической физики и электроники.

В наши дни ведутся работы по разработке оптических компьютеров, в качестве основы использующие световые сигналы. Но наиболее перспективными считаются квантовые компьютеры, которые могут произвести революцию в вычислительной технике. Создание квантового компьютера является одной из перспективных задач физиков в 21 веке. Даже успешно развивается целое направление в физике - многочастичная квантовая механика.

Компьютеры для отраслей науки.

Только современные суперкомпьютеры позволяют моделировать сложнейшие биологические, химические и физические процессы.

Метод моделирования имеет особое значение для технических и физических наук. Он позволяет без использования дорогостоящего метода проб и ошибок ответить на многие вопросы на этапе предварительного проектирования, имитировать функциональность будущей системы в определенных условиях, при этом существенно снижается потребность в лабораторном оборудовании. Используя метод экстраполяции данных, появляется возможность прогнозирования. В некоторых случаях моделирование становится единственно возможным способом проведения исследований.

Ядерные реакции, анализ климатических изменений, передвижений коры Земли, космические и астрономические исследования, расшифровка генома человека с целью создания индивидуумов с заданным набором свойств - все это сфера применения инновационных и информационных технологий.

Задачи создания искусственного интеллекта происходят поэтапно. Примеры, где не существует простых определенных алгоритмов – это экспертные системы, машинный перевод тестов, интеллектуальные компьютерные игры.

Распределенные вычислительные мощности.

В настоящее время требуются все более мощные информационные ресурсы и системы для проведения испытаний. Образцом может служить практический эксперимент – новый электронный ускоритель, где моделирование движения протонов в магнитном поле, применяется для некоторых вычислительных задач путем корректировки параметров магнитов.

Экспериментальная физика и дальнейшие исследования происхождения мира не могут обойтись без грандиозных распределенных вычислений. Этот факт подтверждает создание и эксплуатация большого адронного коллайдера, строительство которого началось в 2001 году и до конца 2009 года было потрачено около 6 млрд долларов на данный проект.

Наряду с грандиозным созданием сооружения длиной свыше 20 км, здесь применяется высокоэффективная вычислительная техника и автоматические системы. Т.к. только наличие статистических данных проводимых экспериментов, может подтвердить сам факт присутствия тех или иных наночастиц и достижение ими сверхвысоких энергий.

В рамках проекта создана распределённая вычислительная сеть LCG, разработанная с применением технологии грид. Но даже этих вычислительных мощностей не достает для всеобъемлющей обработки полученных в экспериментах данных, т.к. требуется решать проблемы, связанные с передачей сотен гигабайт информации на удаленные ресурсы.

Перспективы развития ИТ-техноголий в науке. Наука и практическая польза.

Наиболее перспективными видятся симбиоз науки и информационных технологий. Давно стало очевидным, что существующие технологии стали тормозом для качественного скачка мощностей вычислений, которые требует современное развитие науки. Поэтому именно создание принципиально новых вычислительных мощностей представителями передовой научной мысли и инновационных производств, станут основой новых открытий в фундаментальных и прикладных науках.

Только немыслимые вычислительные и аналитические ресурсы могут способствовать отслеживанию процессов в моделировании реального мира, будь то создание модели клетки человека, модели человеческого интеллекта, современных роботов или разработка новейших технологий.

Только применение мощных вычислительных средств позволит анализировать специалисту химику тысячи вариантов соединений в течение небольшого времени. Автоматизированные технологии комбинаторной химии приведут к тому, что в течение небольшого времени произойдет существенное обновление лекарственных средств.

Решение задач моделирования взаимодействий различных химических соединений станет основой для стремительного продвижения вперед многих технологий, включая нанотехнологии. Будут созданы объемные электронные схемы на основе тех же исходных материалов, что используются в традиционной электронике, но с применением кардинально уменьшенных по размеру активных веществ.

Параллельно будут созданы углеродные нанотрубки. Все эти достижения направлены на значительное увеличение быстродействия компьютерной техники, а используемые микросхемы станут все миниатюрнее.

Читайте также: