Аналоговые и цифровые информационные технологии

Информационные технологии делятся на аналоговые и цифровые.

Аналоговые технологии основаны на способе представления информации в виде какой-либо непрерывной (аналоговой) физической величины, например, напряжения или силы электрического тока, величина которых (сигнал) является носителем информации. На этом принципе работает обычный магнитофон. Информация представлена в виде магнитного поля переменной величины, записанного на ферромагнитном слое носителя – магнитофонной ленты. А граммофонные пластинки, эпоха которых закончилась около 20 лет назад, в качестве носителя информации использовали узкую спиральную дорожку на поверхности пластинки. Глубина или ширина этой дорожки и были той физической величиной, которая хранила информацию о звуке. То есть в граммофонной пластинке использовался механический принцип звукозаписи.

Цифровые технологии основаны на дискретном (от лат. discretus – разделенный, прерывистый) способе представления информации в виде чисел (обычно с использованием двоичной системы счисления), значение которых является носителем информации. Для этого в них используются физические величины, способные принимать только два устойчивых состояния (включено – выключено, есть напряжение – нет напряжения, намагничено – не намагничено). Это обеспечивает предельную простоту цифрового сигнала: есть электрический импульс – единица, нет импульса – ноль. (Их принято называть логической единицей и логическим нулем.) При этом важна не величина импульса, а только его наличие или отсутствие.

Простота цифровых сигналов обеспечивает (по сравнению с аналоговыми сигналами) их несоизмеримо большую защищенность от помех. Дело в том, что логические нули и единицы не несут никакой вторичной информации. При физическом износе аналогового носителя – той же грампластинки – появляются шумы и помехи. Края прорези на пластинке изменяют свою форму от многократного воздействия иглы проигрывателя, а магнитофонная лента размагничивается или растягивается. Биты цифровой информации от подобных неприятностей избавлены, что бы ни произошло с носителем, бит имеет только два значения – ноль или единица. Помехам и шумам попросту неоткуда взяться.

При цифровом представлении информации точность зависит от числа разрядов в числах. Увеличивая число разрядов, можно обеспечить любую заранее заданную точность вычислений. Иными словами, складывать двадцатизначные числа на компьютере (или калькуляторе, который тоже компьютер), способном оперировать только восьмиразрядными числами, можно лишь округлив эти числа до восьми знаков. Ясно, что подобное округление сильно снижает точность вычислений. Современные персональные компьютеры оперируют с 32-разрядными двоичными числами (в этом главное преимущество цифровых вычислителей над аналоговыми – представьте себе старые дубовые счеты, на каждой поперечине которых не по 10, а по 32 костяшки), но в ближайшем будущем предстоит переход на 64-разрядную структуру.

Из-за неоспоримых преимуществ цифровых технологий все новые информационные технологии являются цифровыми. К ним относятся, например, архивация и сжатие информации, сканирование и распознавание текстов, цифровое радио и телевидение, цифровая фотография, цифровая видеосъемка, глобальная информационная сеть Интернет (Internet) и электронная почта (Е-mail), виртуальная реальность.

Могли ли цифровые технологии, имеющие столь очевидные преимущества, появиться раньше аналоговых? Разумеется, нет. Причина в том, что аналоговые технологии значительно проще цифровых, поэтому именно они могли быть осуществлены на уровне техники прежних времен.

Органы чувств человека (и прежде всего органы слуха) способны воспринимать только аналоговые сигналы. Поэтому для применения цифровых технологий нужны достаточно сложные устройства, массовое применение которых стало возможным лишь в последние десятилетия в результате стремительного развития микроэлектроники.

XXI век будет исключительно цифровым. Идет непрерывная конкурентная борьба между новейшими магнитными и оптическими методами записи, хранения и воспроизведения различных видов информации, а также их комбинированное использование. Эти методы обеспечивают гораздо более высокую плотность и долговечность записи информации по сравнению с бумагой, фото- и кинопленкой. Поэтому в ближайшем будущем мы с вами будем фотографировать цифровыми фотокамерами, смотреть цифровое видео, слушать цифровую музыку. И даже книги мы все чаще будем читать с экранов карманных и настольных компьютеров.

22. Лекции по теории эволюции[114]

Предисловие

Предлагаемая читателю книга посвящена изложению фундаментальных проблем теории эволюции с позиций оригинальной теории Ч. Дарвина и современных данных эволюционной биологии. Главное внимание в ней уделяется анализу экологических факторов эволюции, что обусловлено повышением роли экологических исследований в развитии эволюционной теории, а также научными интересами автора, на протяжении многих лет изучавшего поведение, экологию и эволюцию птиц.

Теория происхождения видов Ч. Дарвина играет ключевую роль в изучении механизмов эволюции живой природы. По своей сути эта теория является экологической. В ней главное внимание уделяется анализу взаимоотношений организмов друг с другом и окружающей средой, в результате которых происходят постепенные эволюционные преобразования признаков организмов, ведущие к появлению новых видов и надвидовых таксонов.

Во времена Дарвина уровень развития экологии был еще невысоким, и эволюционные исследования долгое время были связаны преимущественно с изучением генетических факторов эволюции. В результате сформировалась так называемая синтетическая теория эволюции, в которой главное внимание уделяется анализу роли изменчивости и наследственности в появлении и развитии новых признаков. В рамках синтетической теории не удается понять, каким образом образуются новые виды и происходит повышение уровня организации живых существ. Это ведет к кризису дарвинизма и появлению большого количества альтернативных гипотез и теорий эволюции.

В настоящее время уровень экологических исследований значительно возрос, и экология стала играть важную роль в развитии эволюционной теории. Исследования в области экологии сообществ позволили глубже понять эволюционную роль биотических отношений организмов, механизмы их сосуществования, конкуренции, экологической специализации и дивергенции, закономерности формирования и функционирования сообществ. Появление и развитие поведенческой экологии помогло обнаружить системные свойства поведения и определить значение поведенческих реакций в сегрегации и видовой дифференциации животных. Экологическая морфология выявила тесную взаимосвязь между поведением, образом жизни и морфологической структурой организмов. Исследования, направленные на изучение экологических факторов эволюции, подтверждают основные положения оригинальной теории Дарвина, помогают решению многих трудных вопросов теории вида и видообразования и постепенно ведут к формированию современной эволюционной теории, с помощью которой удается глубже понять и объяснить механизмы увеличения видового разнообразия и закономерности прогрессивного развития живых существ на Земле.

Одновременно с развитием дарвинизма в науке идет становление более общей теории развития мира, в которой обсуждаются вопросы о происхождении Земли и Вселенной, причинах, движущих силах и конечной цели эволюции, возникновении жизни и разума. Появление общей теории эволюции обусловлено накоплением и синтезом научных знаний. В разных областях науки появляются данные, свидетельствующие о том, что эволюция неорганической материи, растений, животных и человека представляет собой единый, взаимосвязанный процесс развития мира как органического целого.

Изложенные в книге теоретические положения формировались в процессе совместных исследований и многочисленных дискуссий с коллегами, аспирантами и студентами. Выражаю глубокую благодарность своим учителям СВ. Маракову, В.И. Машкину, Н.В. Вронскому, Е.В. Сыроечковскому, А.В. Кречмару, А.В. Андрееву, Ю.И. Чернову, В.М. Константинову, А.А. Захарову, помогавшим приобрести опыт биологических исследований и глубже понять многие трудные вопросы эволюционной теории. Хотелось бы также выразить признательность сотрудникам кафедры зоологии Рязанского государственного педагогического университета за внимательное и доброжелательное отношение к научным исследованиям и работе над книгой. Большую помощь в подготовке рукописи к печати оказали О.А. Макарова, В.А. Хохлов, Н.А. Хлебосолова. Выражаю особую благодарность О.А. Хлебосоловой за постоянную помощь и поддержку в работе. (Е.И.Хлебосолов).

Клубника? Нет – земляника

Зимним вечером приятно пить чай с клубничным вареньем. Его вкус и аромат напоминают о лете. Но знаете ли вы, что варят клубничное варенье чаще всего не из клубники? садоводы утверждают, что ягода, которую мы привыкли считать клубникой, на самом деле садовая земляника, а наши бабушки говорят, что всю жизнь называли её викторией, и с земляникой просят не путать.

У клубники, или земляники мускатной, в отличие от земляники садовой, светло-зелёные, сильно гофрированные листья. Цветоносы почти всегда выше листьев, цветки чаще всего однополые, то есть одни растения имеют только женские (пестичные) цветки, другие – только мужские (тычиночные) цветки. У большинства сортов земляники садовой цветки обоеполые (самоплодные). Ягоды у клубники значительно мельче ягод садовой земляники, но несколько крупнее, чем у лесной. Они сладкие, с сильным специфическим ароматом, плохо отделяются от цветоложа и могут быть красного, розового и даже фиолетового цвета.

Клубника и земляника – растения действительно разные. С этим вряд ли кто станет спорить. Но насколько привычные для нас названия соответствуют тому, что эти растения собой представляют?

И то и другое растение относится к роду Земляника семейства Розоцветные. Представителей этого рода, число видов которого достигает тридцати, можно встретить на всей территории Евразии и Америки.

Самая распространённая дикорастущая земляника – земляника лесная. Именно её мы привыкли собирать на опушках леса.

В садах и парках Европы в давние времена землянику лесную выращивали исключительно как декоративное или целебное растение, и только в XV–XVI веках её стали считать ягодной культурой, получившей название Fragaria, что в переводе с латинского означает «благоухающая». Но, несмотря на приятный вкус, земляника лесная не пользовалась особенно большой популярностью из-за мелкого размера ягод.

На том бы и остановилась история этого растения, если бы спустя два века не появился новый вид, тот самый, который выращивают в наших садах, называя клубникой. Это земляника садовая, или земляника ананасная. В природе она не существует, да и ботаники её специально не выводили – земляника садовая возникла сама собой при определённом стечении обстоятельств. Считается, что прародителями земляники садовой стали два вида — земляника виргинская и земляника чилийская, получившие своё название по месту, где они росли. Но как же такое могло произойти, если один вид растёт в Северной Америке, а другой – в Южной?

Как ни странно, но образование нового вида произошло во Франции. Первой из Америки в Европу была завезена земляника виргинская – крупное растение с нежными, ароматными, кисло-сладкими ягодами алого цвета. В начале XVII века её доставили из североамериканского штата Вирджиния. Кустики высадили в Версале. Созревшие ягоды оказались в полтора-два раза крупнее земляники лесной, но не так вкусны.

Земляника чилийская попала в Европу лишь спустя сто лет, уже в начале XVIII века. Французский офицер Амеде Фрезье, выполнявший военное задание в Чили, обратил внимание на необычный вид земляники, которую выращивали местные крестьяне. Растение отличалось мощными побегами, округлыми листьями и крупными ягодами, размером с орех или небольшое куриное яйцо. К сожалению, вкус ягод был хуже, чем у обычной лесной земляники. Возвращаясь на родину, Фрезье захватил с собой несколько растений, из которых к концу плавания выжили лишь пять.

Один из сохранившихся кустиков передали в Королевский ботанический сад в Париже, где его удалось размножить вегетативно. И уже оттуда несколько образцов земляники чилийской попали к французскому ботанику Антуану Дюшену, считавшемуся ведущим знатоком рода Fragaria во всей Европе. Кустики высадили в Версальском саду рядом с земляникой виргинской. Само собой произошло их случайное опыление, и образовался гибрид, который впоследствии назвали земляникой садовой.

Земляника садовая превосходила все известные виды земляники по размеру плодов, вкусу и неприхотливости. В Россию её завезли в конце XVIII века. Первым получил распространение крупноплодный английский сорт Виктория, названный в честь королевы Англии.

А что же тогда представляет собой клубника?

С точки зрения ботаники клубника – тоже вид земляники, но совершенно другой. Это – земляника мускатная, или мускусная, получившая своё название за специфический аромат. А клубникой её стали называть из-за формы ягод, напоминающей маленькие клубочки.

Земляника мускатная в диком виде растёт в южных районах России, на Украине, в Казахстане и Средней Азии. В природе – это двудомное растение: мужские и женские цветки расположены на разных кустиках, а ягоды образуются лишь на женских экземплярах.

Когда-то и в Европе и в России землянику мускатную выращивали специально и даже получили несколько сортов. Но с появлением земляники садовой земляника мускатная не выдержала конкуренции, и выращивать её перестали. А в 70-х годах ХХ века учёные скрестили землянику садовую и землянику мускатную и вывели гибрид, которому дали название " земклуника". (Е. Мехова // Наука и жизнь. – 2008. – № 4).

⇐ Предыдущая 21 22 23 24 252627 28 29 30 Следующая ⇒