exam17 6
Реферат к лекции 17 (33). Высоконагруженные системы и системы реального времени.
Выполнила: Борисова Ксения, группа: ИДБ-19-05
Проверил: Сиваков Артем, группа ИДБ-19-05
Понятие сквозные применено в связи с тем, что эти технологии не связаны с каким-то отдельным продуктом или сферой деятельности, а могут применяться во многих индустриях, отраслях и секторах экономики, например, в образовании, медицине, энергетике, строительстве, сельском хозяйстве, машиностроении и т.д.
Государственная поддержка по стимулированию развития сквозных технологий осуществляется в рамках федерального проекта «Цифровые технологии» национальной программы «Цифровая экономика РФ». Цель проекта «Цифровые технологии» – обеспечение технологической независимости России, возможности коммерциализации отечественных разработок, ускорение технологического развития российских компаний, обеспечение конкурентоспособности разрабатываемых ими продуктов и решений на глобальном рынке.
В программе "Цифровая экономика Российской Федерации", утвержденной премьер-министром России Дмитрием Медведевым в 2017 году и ныне уже не действующей, был приведен перечень основных сквозных цифровых технологий:
- большие данные;
- нейротехнологии и искусственный интеллект;
- системы распределенного реестра;
- квантовые технологии;
- новые производственные технологии;
- промышленный интернет;
- компоненты робототехники и сенсорика;
- технологии беспроводной связи;
- технологии виртуальной и дополненной реальностей.
Под большими данными понимаются очень большие массивы информационных данных с достаточно большим разнообразием, которые могут иметь или не иметь оформленную структуру и которые могут обрабатываться программными средствами с горизонтальным масштабированием. В обобщённой трактовке «большие данные» являются социальным и экономическим феноменом, который связан с возникновением технологий анализа огромных объёмов информации в отдельных проблемных сферах и возникающих при этом проблем. Суть проблематики заключается в структурном оформлении громадных объемов данных, которое не соответствует общепринятому формату баз данных.
Компания Meta Group предложила основные характеристики больших данных:
- Volume — объем данных: от 150 Гб в сутки;
- Velocity — скорость накопления и обработки массивов данных. Большие данные обновляются регулярно, поэтому необходимы интеллектуальные технологии для их обработки в режиме онлайн;
- Variety — разнообразие типов данных. Данные могут быть структурированными, неструктурированными или структурированными частично. Например, в соцсетях поток данных не структурирован: это могут быть текстовые посты, фото или видео.
Сегодня к этим трем добавляют еще три признака:
- Veracity — достоверность как самого набора данных, так и результатов его анализа;
- Variability — изменчивость. У потоков данных бывают свои пики и спады под влиянием сезонов или социальных явлений. Чем нестабильнее и изменчивее поток данных, тем сложнее его анализировать;
- Value — ценность или значимость. Как и любая информация, большие данные могут быть простыми или сложными для восприятия и анализа. Пример простых данных — это посты в соцсетях, сложных — банковские транзакции.
Нейротехнологии - совокупность технологий, созданных на основе принципов функционирования нервной системы, а также основа для создания нового класса глобально конкурентноспособных технологий, необходимых для развития новых рынков, продуктов, услуг, в числе – направленных на увеличение продолжительности и качества жизни.
Искусственный интеллект — наука и технология создания интеллектуальных машин/программ и свойство интеллектуальных систем выполнять творческие функции, которые традиционно считаются прерогативой человека.
Искусственный интеллект может применяться для реализации новых возможностей человека во всех сферах деятельности, в том числе для:
- освобождения человека от монотонной работы путем автоматического создания программного обеспечения;
- поддержки в принятии решений;
- автоматизации опасных видов работ;
- поддержки коммуникаций между людьми
Технология распределенного реестра (Distributed Ledger Technology, или DLT) – это электронная система баз данных, распределенная между несколькими сетевыми узлами или устройствами. Таким образом, ее отличает отсутствие единого контролирующего органа. Поэтому технология DLT позволяет записывать и хранить информацию в сети, которая одновременно является децентрализованной (данные хранятся на нескольких серверах) и распределенной (эти узлы взаимосвязаны и взаимодействуют между собой). Подобные сети могут быть как частными, так и публичными.
Сети распределенных реестров также классифицируются по различным признакам:
- по объектам транзакций:
- информация;
- виртуальная ценность (ценность, аналог которой отсутствует в «реальном мире» – например, Bitcoin);
- по типу доступа к сети:
- неограниченный (сети, в которых участникам позволено осуществлять любую деятельность);
- ограниченный (сети, которые ограничивают виды деятельности участников);
- по требованиям к прохождению идентификации:
- анонимная;
- псевдоанонимная;
- полная идентификация;
- по применяемому протоколу достижения консенсуса сети:
- PoW (Proof-of-work) – право удостоверения блока дается участнику на основании выполнения им некоторой достаточно сложной работы, которая удовлетворяет заранее определенным критериям.
- PoS (Proof-of-stake) – право удостоверения блока дается держателю счета, когда количество его средств и срок владения ими соответствуют заданным критериям. Формулы расчета критериев могут незначительно различаться.
- PoS + PoW – гибрид PoW и PoS, когда блоки могут удостоверяться как через вычисляемые критерии PoS, так и PoW-перебором. Цель такого подхода – усложнить пересчет всей цепочки (с самого первого блока), возможный в случае использования PoS в чистом виде.
- PBFT (Practical Byzantine Fault Tolerance), Paxos, RAFT – алгоритмы многоэтапного установления консенсуса сети (устойчивые к «византийскому поведению»). Алгоритмы данной группы позволяют сетям РР функционировать с небольшими затратами и имеют значительную пропускную способность, но слабоустойчивы к увеличению количества участников.
- Non-BFT (Non Byzantine Fault Tolerance) – алгоритмы консенсуса, неустойчивые к поведению, при котором часть участников начинает работать против сети. Такие алгоритмы применимы в закрытых сетях с полной идентификацией.
Квантовая технология — область физики, в которой используются специфические особенности квантовой механики, прежде всего квантовая запутанность. Цель квантовой технологии состоит в том, чтобы создать системы и устройства, основанные на квантовых принципах: Дискретность уровней энергии, Принцип неопределённости Гейзенберга, Квантовая суперпозиция чистых состояний систем, Квантовое туннелирование через потенциальные барьеры, Квантовую сцепленность состояний.
Существует несколько областей развития квантовых технологий.
- Квантовые коммуникации, занимающиеся созданием защищенных сетей связи. Кроме того, квантовые коммуникации — это потенциальная защита от атак, осуществляемых с использованием квантового компьютера.
- Квантовые сенсоры — область по разработке сверхточных и чувствительных датчиков, которые можно будет применять в медицине, системах спутниковой связи и археологии.
Новые производственные технологии – совокупность новых, с высоким потенциалом, демонстрирующих де-факто стремительное развитие, но имеющих пока по сравнению с традиционными технологиями относительно небольшое распространение, новых подходов, материалов, методов и процессов, которые используются для проектирования и производства глобально конкурентоспособных и востребованных на мировом рынке продуктов или изделий (машин, конструкций, агрегатов, приборов, установок и т. д.).
На основании проведенного анализа и в соответствии с рекомендациями Наблюдательного совета АНО «Цифровая экономика», сформированными на заседании 24.05.2019, ДК СЦТ НПТ включает следующий перечень субтехнологий:
- Технологии «умного» производства (Smart Manufacturing);
- Цифровое проектирование, математическое моделирование и управление жизненным циклом изделия или продукции (Smart Design);
- Манипуляторы и технологии манипулирования.
Промышленный интернет – концепция построения инфокоммуникационных инфраструктур, подразумевающая подключение к сети Интернет любых небытовых устройств, оборудования, датчиков, сенсоров, автоматизированной системы управления технологическим процессом (АСУ ТП), а также интеграцию данных элементов между собой, что приводит к формированию новых бизнес-моделей при создании товаров и услуг, а также их доставке потребителям.
Робототехника — прикладная наука, занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем (роботов). Робот — это программируемое механической устройство, способное выполнять задачи и взаимодействовать с внешней средой без помощи со стороны человека.
Сенсорика роботов (система чувствительных датчиков) обычно копирует функции органов чувств человека: зрение, слух, обоняние, осязание и вкус. Функционирование биологических органов чувств базируется на принципе нейронной активности, в то время как чувствительные органы роботов имеют электрическую природу.
Перечень субтехнологий:
- Сенсоры и цифровые компоненты РТК для человеко-машинного взаимодействия
- Технологии и интерфейсы ассистивной робототехники;
- Технологии сервисной и социальной робототехники для взаимодействия с людьми;
- Технологии безопасного взаимодействия человека с робототехническими системами;
- Технологии дистанционного взаимодействия человек-робот, включая средства визуальной и силовой обратной связи.
- Технологии сенсорно-моторной координации и пространственного позиционирования
- Алгоритмы и технологии управления приводами с сенсорами обратной связи;
- Алгоритмы и технологии сенсорно-моторной координации и планирования движений для захвата и перемещения физических объектов и контактного взаимодействия;
- Расчет и определение положений и траекторий робототехнических компонентов и объектов физического мира;
- Симуляторы и эмуляторы робототехнических и сенсорных средств на базе физических и теормеханических моделей для разработки и верификации систем управления;
- Технологии разработки низкоуровневого программного обеспечения систем управления реального времени, в том числе систем диагностики и отказоустойчивых систем.
- Сенсоры и обработка сенсорной информации
- Алгоритмы и технологии комплексирования и синхронизации разнородных сенсорных данных;
- Цифровые контактные и бесконтактные сенсоры и алгоритмы извлечения и обработки информации, включая возможность автономного принятия решений;
- Специализированные облачные платформы сенсоров и робототехнических средств, включая промышленный интернет и средства работы с телеметрией и телеуправлением.
Беспроводная связь (беспроводная передача данных) — связь, которая осуществляется в обход проводов или других физических сред передачи. Передача данных без использования проводов широко распространена сегодня, это Bluetooth, Wi-Fi и, наконец, просто сотовая мобильная связь.
Существуют различные подходы к классификации беспроводных технологий.
- По дальности действия:
- Беспроводные персональные сети (WPAN — Wireless Personal Area Networks). Примеры технологий — Bluetooth.
- Беспроводные локальные сети (WLAN — Wireless Local Area Networks). Примеры технологий — Wi-Fi.
- Беспроводные сети масштаба города (WMAN — Wireless Metropolitan Area Networks). Примеры технологий — WiMAX.
- Беспроводные глобальные сети (WWAN — Wireless Wide Area Network). Примеры технологий — CSD, GPRS, EDGE, EV-DO, HSPA, UMTS, LTE, LTE Advanced.
- По топологии:
- По области применения:
- Корпоративные (ведомственные) беспроводные сети — создаваемые компаниями для собственных нужд.
- Операторские беспроводные сети — создаваемые операторами связи для возмездного оказания услуг.
Кратким, но ёмким способом классификации может служить одновременное отображение двух наиболее существенных характеристик беспроводных технологий на двух осях: максимальная скорость передачи информации и максимальное расстояние.
Технология виртуальной реальности (virtual reality, VR) – это комплексная технология, позволяющая погрузить человека в иммерсивный виртуальный мир при использовании специализированных устройств (шлемов виртуальной реальности). Виртуальная реальность обеспечивает полное погружение в компьютерную среду, окружающую пользователя и реагирующую на его действия естественным образом. Виртуальная реальность конструирует новый искусственный мир, передаваемый человеку через его ощущения: зрение, слух, осязание и другие. Человек может взаимодействовать с трехмерной, компьютеризированной средой, а также манипулировать объектами или выполнять конкретные задачи.
Технология дополненной реальности (augmented reality, AR) – технология, позволяющая интегрировать информацию с объектами реального мира в форме текста, компьютерной графики, аудио и иных представлений в режиме реального времени. Информация предоставляется пользователю с использованием heads-up display (индикатор на лобовом стекле), очков или шлемов дополненной реальности (HMD) или иной формы проецирования графики для человека (например, смартфон или проекционный видеомэппинг). Технология дополненной реальности позволяет расширить пользовательское взаимодействие с окружающей средой.
Приоритетными отраслями применения VR/AR-технологий и субтехнологий, важными для социального развития и экономического роста, являются:
- образование и корпоративное обучение;
- промышленность и строительство;
- здравоохранение;
- массовые потребительские сервисы.
В дорожных картах описаны разные инструменты поддержки, включая гранты, субсидирование процентной ставки по кредиту, выделение финансирования по модели господдержки программ деятельности лидирующих исследовательских центров (ЛИЦ), разработки и внедрения промышленных решений и др.
Для выделения финансирования предполагается назначение ряда операторов поддержки в зависимости от типа технологических задач. Ими должны стать: Минпромторг, Министерство связи и цифрового развития, РВК, фонд «Сколково», Российский фонд развития информационных технологий, Фонд содействия инновациям, Российская венчурная компания (РВК).
Получателями поддержки могут стать заказчики, включая отраслевых и региональных, компании-разработчики и малые предприятия-разработчики и др.
