Что такое цифровые технологии кратко определение
Что такое цифровая технология простыми словами
Что такое цифровые технологии
Цифровые технологии — от лат. Digital technology — технологии со своим программным обеспечением, которые созданы с помощью вычислительной техники.
Одно из значений слова digital — «палец». Человечество на протяжении своей истории использовало для счета целых чисел пальцы. Поэтому вначале определение digital применялось к целым числам, которые меньше десяти. Современное значение понятие цифровых технологий приобрело в связи с появлением новых вычислительных машин.
Цифровые технологии используются в компьютерах, игровых автоматах, робототехнике, измерительных приборах, радио- и телекоммуникационных устройствах.
Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.
Появление первых вычислительных устройств в мире относят к древнему Шумеру. Там был распространен абак: счетная доска с начерченными линиями. Абак использовали для арифметических вычислений. Позже он трансформировался в счеты. Их использовали до возникновения карманных электронных калькуляторов.
Аналогом компьютера стал Антикитерский механизм. Механизм разработали для расчета дат, траекторий движения планет и предсказания астрономических явлений. Пользователь вводил несколько простых переменных, что приводило к ряду сложных математических вычислений. Код этого механизма записан в математические соотношения вращающихся шестеренок и указателей на надписи на дисках.
Чтобы вычислить необходимые даты солнечного или лунного календаря:
Открытие логарифмов Джоном Непером позволило создать инструменты для расчета. Вильгельм Шиккард изобрел вычислительную машину. Блез Паскаль построил первое устройство сложения. Готфрид Лейбниц сконструировал ступенчатый калькулятор и разработал формальную логику.
Формальная логика — наука о правилах преобразования высказываний безотносительно содержания входящих понятий. Истинность высказываний сохраняется. Правила и высказывания записываются с помощью формул.
Логика свелась к бинарной (двоичной) системе счисления — основам информационного счисления. Числа в этой позиционной системе записываются с помощью только двух символов — нуля и единицы.
Карл Лейбниц доказал, что в данном множестве действуют все арифметические операции. Поэтому с развитием электронно-вычислительных машин двоичная система подошла для программирования и организации информационных данных в памяти устройств. Их программирование осуществляется языком цифрового кода — последовательностью нулей и единиц.
В основе цифровых технологий заложены способы кодирования и передачи информации для быстрого решения задач.
Цифровые технологии работают с дискретными, а не с непрерывными сигналами.
Информация передается в виде двоичного кода, который преобразовывается принимающим оборудованием. Код состоит из битов.
Биты — двоичные числа из единиц и нулей, которые означают истина и ложь соответственно; включение и выключение. Расположение нулей и единиц определяет декодирование информации.
Их виды и свойства
Выделяют несколько основных видов цифровых технологий будущего:
Искусственный интеллект характеризуется методами, которые позволяют имитировать человеческое поведение.
На основе данных об особенностях интеллекта и расшифровках аспектов обучения машина может воспроизвести эти процессы.
Выделяют три группы систем искусственного интеллекта:
Машинное обучение — направление искусственного интеллекта, включающее методы, с помощью которых можно обучить. Машины получают данные и обучаются по ним. Например, решение класса задач на распознавание образов.
Глубокое обучение — подмножество машинного обучения ‒ использует нейронные сети для решения реальных задач. Нейронные сети имитируют человеческое поведение в процессе принятия решений.
Блокчейн — непрерывная цепочка блоков для хранения информации, сформированная по определенным правилам. Цифровые данные защищены от подмены и изменений.
Информацию преобразовывают в битовую строку фиксированной длины — хешируют данные. В каждом блоке блокчейна хранится информация о предыдущем блоке. Например, база данных, в которой содержится список сотрудников с транзакциями в системе, краткими характеристиками информационных процессов.
Криптовалюта — разновидность цифровой валюты. Ее количество определяется количеством данных расчетных единиц, которое записывается в соответствующей позиции информационного пакета протокола передачи данных.
Источники сбора данных:
Виртуальная реальность — искусственно созданная трехмерная цифровая среда, нацеленная на передачу человеку информации через его органы восприятия. С помощью сенсорных устройств человек может погрузиться в интерактивный мир.
Виртуальная реальность — правдоподобная, интерактивная, изучаемая, с эффектом присутствия. Специалисты тщательно изучают психологию будущих пользователей. Связь с реальным миром отсутствует.
Компоненты взаимодействия с виртуальной реальностью:
Дополненная реальность — виртуальный мир накладывается на реальный. Человек получает информацию из двух источников.
Основные категории кибербезопасности:
Сфера применения
Примеры сфер жизни с применением цифровых технологий:
Преимущества цифровых технологий
Плюсы использования цифровых технологий:
Минусы использования цифровых систем:
Цифровые технологии
Цифровые технологии (англ. Digital technology ) основаны на представлении сигналов дискретными полосами аналоговых уровней, а не в виде непрерывного спектра. Все уровни в пределах полосы представляют собой одинаковое состояние сигнала.
Цифровая технология работает, в отличие от аналоговой, с дискретными, а не непрерывными сигналами. Кроме того, сигналы имеют небольшой набор значений, как правило,два, но в реальной жизни системы, особенно учётные системы хранения данных, на основе трёх значений. Обычно это 0, 1, NULL которые в булевской алгебре имеют значения «Ложь», «Истина» и в присутствии NULL «отсутствие результата» соответственно.
Цифровые схемы состоят в основном из логических элементов, таких как AND, OR, NOT и др., а также могут быть связаны между собой счетчиками и триггерами.
Цифровые технологии главным образом используются в вычислительной цифровой электронике, прежде всего компьютерах, в различных областях электротехники, таких как игровые автоматы, робототехника, автоматизация, измерительные приборы, радио- и телекоммуникационные устройства и многих других цифровых устройствах.
Содержание
Преимущества
Одно из преимуществ цифровых схем по сравнению с аналоговыми [1] заключается в том, что у первых сигналы могут быть переданы без искажений. Например, непрерывный звуковой сигнал, передающийся в виде последовательности 1 и 0, может быть восстановлен без ошибок при условии, что шума при передаче было не достаточно, чтобы предотвратить идентификацию 1 и 0. Час музыки может быть сохранен на компакт-диске с использованием около 6 млрд двоичных разрядов.
Цифровыми системами с компьютерным управлением можно управлять с помощью программного обеспечения, добавляя новые функции без замены аппаратных средств. Часто это может быть сделано без участия завода-изготовителя путем простого обновления программного продукта. Подобная функция позволяет быстро адаптироваться к изменяющимся требованиям. Кроме того, возможно применение сложных алгоритмов, которые в аналоговых системах невозможны или же осуществимы, но только с очень высокими расходами.
Хранение информации в цифровых системах проще, чем в аналоговых. Помехоустойчивость цифровых систем позволяет хранить и извлекать данные без повреждения. В аналоговой системе старение и износ может ухудшить записанную информацию. В цифровой же, до тех пор, пока общие помехи не превышают определенного уровня, информация может быть восстановлена совершенно точно.
Недостатки
В некоторых случаях цифровые схемы используют больше энергии, чем аналоговые для выполнения одной и той же задачи, выделяя больше тепла, что повышает сложность схем, например, путем добавления кулера. Это может ограничить их использование в портативных устройствах, питающихся от батареек.
Например, сотовые телефоны часто используют маломощный аналоговый интерфейс для усиления и настройки радио-сигналов от базовой станции. Тем не менее, базовая станция может использовать энергоемкую, но очень гибкую программно-определяемую радиосистему. Такие базовые станции можно легко перепрограммировать для обработки сигналов, используемых в новых стандартах сотовой связи.
Цифровые схемы иногда дороже аналоговых.
Возможна также потеря информации при преобразовании аналогового сигнала в цифровой. Математически это явление может быть описано как ошибка округления.
В некоторых системах при потере или порче одного фрагмента цифровых данных может полностью измениться смысл больших блоков данных.
Происхождение названия
Английское слово digital, означающее «цифровой», в свою очередь, происходит от латинского Digitus, то есть «палец».
Поскольку человечеством в течение длительного времени в процессе подсчета малых значений использовались пальцы, именно десятеричная система счисления стала оcновной, в том числе и в индо-арабской нумерации. Обычно пальцами можно рассчитывать значения только целых чисел. Из-за этого слово «цифровой» также используется для обозначения любого объекта, который работает с дискретными значениями.
Цифровые технологии
Вы будете перенаправлены на Автор24
Цифровые технологии – это дискретная система, которая базируется на способах кодирования и трансляции информационных данных, позволяющих решать разнообразные задачи за относительно короткие отрезки времени.
Введение
Будущий прогресс во всех сферах жизни общества напрямую связан с развитием цифровых технологий. Возможности цифровых технологий поистине безграничны. Информационные технологии – это одна из ветвей цифровых технологий. Высокая скорость работы и универсальность применения делают их чрезвычайно популярными. В сфере бизнеса и промышленного производства, в повседневных нуждах обычных людей — везде используются новейшие технологические достижения. Число цифровых приборов в любой среднестатистической квартире непрерывно возрастает. Персональные компьютеры, смартфоны, бытовые электронные приборы — всё это часть повседневной жизни общества. Исследования учёных и жизненная практика показывают, что появление новых технологий и их широкое применение идёт со всё возрастающими темпами. Например, внедрение электричества в двадцатом веке происходило примерно в течение тридцати лет, а, скажем, планшеты стали использоваться практически повсеместно примерно за четыре года.
Краткая история, достоинства и недостатки цифровых технологий
Термин цифровые – digital, произошел от слова Digitus, что на латыни означает «палец». Так как люди длительный период времени считали числа просто на пальцах, то благодаря этому десятичная система счисления стала основной. Однако, на пальцах возможно пересчитать только целые числа, по этой причине термин «цифровой» применяется, чтобы обозначить устройство, работающее в дискретной области значений.
Достоинства цифрового сигнала:
Готовые работы на аналогичную тему
Недостатки цифровых систем:
Сферы применения цифровых технологий
Невероятно большие информационные потоки, которые любой человек в состоянии найти в интернете, сделали образовательный процесс доступным каждому, у кого есть такое желание. Цифровые медицинские технологии фактически спасают большое число человеческих жизней. Сегодняшние научные изыскания позволили реализовать устройства высоких технологий, с помощью которого выполняется диагностика, анализ и лечение большого количества заболеваний. Научные исследования в клиниках создают обширные возможности для разработки новейших лекарственных средств. Усовершенствование методических основ фармакологии, других направлений понижает уровень смертности и повышает жизненный уровень. Распространённое сегодня виртуальное общение даёт возможность в сжатые сроки выполнить диагностику заболевания удалённо. Производство протезов можно делать на современных 3D принтерах, что также открывает огромные возможности.
Постоянно растущие объёмы производства, связанные, в том числе, и с ростом населения нашей планеты, стали одним из приоритетов в некоторых отраслях промышленности. А цифровые технологии как раз способны автоматизировать и оптимизировать практически все технологические процессы в промышленности. Использование информационных технологий в сфере управления разными подразделениями предприятий делает возможным улучшить организацию производства.
Выпуская большее количество товаров за короткие сроки, производственные компании могут делать реализацию своей продукции практически во всех странах. Раздвигая границы возможного, цифровые технологии способствуют увеличению темпов роста экономики. Уменьшение требуемых для работы людских ресурсов в промышленности, освобождает общественные возможности для созидания, нацеливая их на духовное и культурное развитие.
Промышленные компании имеют разную степень освоения методов информационных и цифровых технологий в сфере управления и передачи информации. Но уже доказано, что как раз цифровые технологии являются основным направлением развития промышленного производства и предпринимательской деятельности. Автоматизация производственных процессов в любой фирме даёт возможность ведения финансового учёта, который основан на фактических данных конкретной статистики. Применение методов оптимального управления диверсифицирует производственные процессы и даёт возможность выработки рациональных решений. Модели построения бизнеса сегодня существенно видоизменяются. Каждая большая компания может существенно расширить область своей работы, применяя возможности глобальной сети интернет. Возможность практически мгновенного доступа к разным географическим объектам на планете позволяет управлять делами бизнеса с максимальным эффектом. Инвестиционные вложения в сфере цифровых информационных технологий позволяют получать реальную оценку по рынкам сбыта и насущным потребностям людей.
Почему цифровые технологии вытесняют аналоговые
Что такое цифровые технологии и как они появились?
Основы современной двоичной системы счисления заложил математик Карл Лейбниц в XVII веке. В ХХ веке ее начали применять для программных вычислений: в 1941 году появился первый компьютер, а в 1948-м — первая программа для ЭВМ.
Тогда, в середине XX века, под цифровыми технологиями понимались те, где информация преобразуется в прерывистый (дискретный) набор данных, состоящий из 0 (нет сигнала) и 1 (есть сигнал). Их противопоставляли аналоговым, где данные — это непрерывный поток электрических ритмов разной амплитуды с неограниченным числом значений.
Но позже на смену этому пришло другое определение: цифровые технологии — это те, где информация «оцифровывается», то есть представляется в универсальном цифровом виде. Другой вариант — это все технологии, которые позволяют создавать, хранить и распространять данные. В свою очередь, аналоговые теперь — это те, где информация не унифицирована, а хранится и передается в разных форматах, под каждый тип носителя. К примеру, стационарный телефон — это аналоговая технология, а смартфон с интернетом — уже цифровая.
Говоря самым простым языком, к цифровым технологиям относят все то, что связано с электронными вычислениями и преобразованием данных: гаджеты, электронные устройства, технологии, программы. По сравнению с аналоговыми, цифровые технологии лучше подходят для хранения и передачи больших массивов данных, обеспечивают высокую скорость вычислений. При этом информация передается максимально точно, без искажений. Среди главных недостатков — высокая энергоемкость и негативное воздействие на климат.
Сейчас на долю дата-центров приходится около 0,3% мировых выбросов углерода. Они потребляют около 200 ТВтч в год — это больше, чем годовое потребление энергии в развивающихся странах. Однако к 2030 году этот показатель может вырасти до 20% от всего мирового спроса, что приведет к существенному увеличению выбросов.
Цифровые технологии часто путают с информационными, но на самом деле одно является частью другого. К информационным относят все технологии, связанные с обменом информацией, даже с помощью аналоговых устройств. Например, светофор, сообщающий нам, когда можно идти — это информационное аналоговое устройство, а сервис, где мы отслеживаем пробки — тоже информационное, но уже цифровое.
В каких сферах применяют цифровые технологии?
Топ-15 цифровых технологий по итогам 2020 года
Институт статистических исследований и экономики знаний (ИСИЭЗ) НИУ ВШЭ составил рейтинг самых перспективных цифровых технологий за 2020 год. В процессе подготовки эксперты использовали систему интеллектуального анализа больших данных iFORA, которая содержит более 500 млн документов: научные публикации, аналитика рынков, доклады международных организаций, правовые документы и др.
Топ-15 наиболее значимых технологий:
Как видно из рейтинга, подавляющее большинство технологий имеет отношение к искусственному интеллекту, нейросетям и машинному обучению. Но это далеко не единственная сфера, которая определяет развитие технологий сегодня.
Ключевые цифровые технологии ХХI века
№ 1: Гаджеты
Смартфоны объединили в себе персональный компьютер и телефон, став вместилищем для десятков цифровых технологий. С их помощью мы говорим, обмениваемся сообщениями, пишем письма, слушаем музыку, делаем фото и видео.
Первый КПК Nokia появился в 1996 году, первый смартфон Ericsson — в 2000-м. Но настоящую революцию совершил iPhone, впервые представленный в 2007-м: с тех пор все смартфоны постепенно перешли на сенсорные дисплеи без стилусов, а чуть позже появились и планшеты — своего рода промежуточное звено между смартфоном и ноутбуком. Лишь за 2020 год в мире было продано свыше 1,3 млрд смартфонов, а тройку лидеров на рынке составляют Samsung, Apple и Xiaomi.
Одной из самых продвинутых технологий, применяемых в смартфонах, является цифровая фотография: когда алгоритмы ИИ обрабатывают серию снимков и данные об освещении так, чтобы на выходе получилось одно, но лучшее по качеству фото.
№ 2: Интернет вещей (Internet of Things, IoT)
Интернет вещей — это технология, которая позволяет объединять сенсоры, гаджеты, бытовую технику и даже автомобили в единую сеть при помощи беспроводной связи. Всеми этими устройствами можно управлять при помощи приложений и объединять их в разнообразных автоматических сценариях — например, управлять заводским оборудованием. По данным на конец 2020 года, к интернету вещей в мире было подключено 11,7 млрд устройств, а через пять лет эта цифра вырастет до 30 млрд.
Большие перспективы для IoT открывает новый стандарт беспроводной связи — 5G. С его помощью данные можно передавать быстрее, без сбоев и с минимальными задержками, подключая еще больше устройств.
№ 3: Беспроводной интернет, Wi-Fi 6 и 5G
Мобильный интернет зародился еще в 1991 году, а беспроводной стандарт Wi-Fi был создан в 1998-м, в австралийской лаборатории радиоастрономии CSIRO. Спустя более 20 лет к интернету подключены практически все электронные устройства. Теперь появились новые технологии высокоскоростной связи: 5G и Wi-Fi 6.
5G предоставляет широкополосную мобильную связь на высокой скорости и с минимальной задержкой сигнала — всего 1–2 мс. По данным Accenture, в ближайшем будущем с помощью 5G можно будет подключить до 1 млн устройств на 1 кв. км. Сотрудники большинства компаний смогут окончательно перейти на удаленную работу и быстрее принимать решения, основываясь на аналитике потоковых данных.
«Обычный» Wi-Fi работает на частотах 2,4 и 5 ГГц, а Wi-Fi 6 добавит к ним новую — 6 ГГц. Это поможет ускорить передачу данных на мобильных устройствах до 2 Гб/сек, и сделать ее более стабильной. Первые 316 млн мобильных устройств с поддержкой Wi-Fi 6E появятся уже в 2021 году.
№ 4: Беспилотные автомобили
Беспилотные системы сегодня используют в такси, общественном транспорте, дронах и авиации. На них возлагают надежды как на самый рентабельный коммерческий транспорт и самый безопасный личный. Пока еще на наших дорогах нет полностью автономных машин, которые могут двигаться абсолютно независимо от человека (они бывают разного уровня автономности). Но в некоторых штатах США и азиатских странах уже можно вызвать беспилотное такси. Главное, что сейчас сдерживает распространение технологии, — это законы: не все государства готовы выпускать беспилотники на дороги общего пользования и пока не до конца понимают, как их регулировать.
Внедрение 5G позволит объединить системы управления беспилотными автомобилями с городской инфраструктурой: дорогами, светофорами, дорожными знаками и парковками.
№ 5: Искусственный интеллект и машинное обучение
Чаще всего под «искусственным интеллектом» подразумевают любые алгоритмы, которые решают какие-либо задачи независимо от человека: производят сложные вычисления, распознают изображения и речь, собирают и обрабатывают массивы данных. Но настоящий «искусственный интеллект» — тот, что не только сам решает задачи, но и ставит новые, сам принимает решения и выходит за рамки своих изначальных возможностей.
Чтобы ИИ мог действовать самостоятельно, применяют продвинутые алгоритмы машинного и глубокого обучения, а также конструируют нейросети — по аналогии с системами нейронов в человеческом мозгу. Сегодня ИИ находит для нас нужную информацию, рекомендует подходящие товары или видео, строит аналитические прогнозы, помогает лечить пациентов и управлять беспилотниками.
Но предел его возможностей все еще достаточно далеко, и главный вопрос, который волнует ученых и разработчиков — станет ли ИИ сильнее и важнее человеческого?
№ 6: Виртуальная и дополненная реальность (VR и AR)
Сегодня технологии AR/VR распространяются и на другие сферы. Например, в образовании виртуальная среда помогает наглядно изучить анатомию, архитектуру или древние цивилизации. В медицине, с применением дополненной и смешанной реальностей, проводят онлайн-консилиумы и операции. С помощью VR можно посещать другие страны и достопримечательности, музеи и даже затонувшие корабли. Во время пандемии стали востребованы разработки, позволяющие проводить встречи в AR и VR.
№ 7: 3D-печать
Первые 3D-принтеры появились в конце 1980-х годов. В ближайшем будущем именно 3D-печать может заменить большую часть производственных технологий и материалов.
В отличие от традиционного производства, эта технология не требует таких огромных инвестиций и ресурсов, а еще — производит намного меньше вредных отходов. На 3D-принтерах печатают детали и запчасти, кабели, мебель и фурнитуру, одежду и обувь и даже дома. В ближайшем будущем мы сможем покупать трехмерные модели онлайн и печатать нужные вещи у себя дома. В медицине набирает популярностью технология биопринтинга — когда на 3D-принтерах, из специального биогеля печатают человеческие ткани и органы.
№ 8: Робототехника
Первые прототипы роботизированных устройств появились еще в XIX веке, а во второй половине XX века роботизация вышла на промышленный уровень. Появился термин «Индустрия 4.0» — четвертая промышленная революция, которая связана с тотальной автоматизацией и сведению к минимуму человеческого труда. Роботов используют для сборки машин и электроники, логистики, курьерской доставки, приготовления блюд и даже хирургических операций.
№ 9: Облачные вычисления
Облачные технологии основаны на распределенном сетевом доступе к ИТ-инфраструктуре, чтобы хранить и обрабатывать данные любого объема. Как правило, это удаленные серверы или ИТ-сервисы, которые можно арендовать по мере необходимости. Такой подход позволяет компаниям быстро наращивать вычислительные мощности, запускать или масштабировать онлайн-проекты, которые требуют очень больших ресурсов.
Есть три вида облачных сервисов:
№ 10: Блокчейн и криптовалюта
Блокчейн — это технология, при которой данные обо всех совершаемых транзакциях хранятся в единой системе в виде отдельных блоков и удостоверяются цифровой подписью, защищающей от взлома. База данных в системе — распределенная между всеми участниками, то есть без какого-либо централизованного управления и контроля. Это делает ее, по мнению создателей, наиболее независимой, безопасной и устойчивой к коррупции.
В блокчейне используются токены — невзаимозаменяемые, уникальные сущности, — а также смарт-контракты — алгоритмы для формирования, контроля и предоставления информации о владении чем-либо (например, криптовалютой). Первый блок был сгенерирован в 2009 году, а сегодня в мире существует более 2 тыс. разных систем блокчейна.
Одна из последних модификаций — технология NFT, которую применяют для продажи произведений искусства, музыкальных треков и других видов интеллектуальной собственности. Каждому изображению, видео или аудио присваивается уникальный цифровой сертификат, который можно купить, чтобы стать владельцем произведения. NFT можно перепродавать, зарабатывая на этом, как на физических предметах искусства.
Криптовалюта — полностью цифровая валюта, созданная по технологии блокчейна, которая используется для виртуального обмена и платежей. Она не зависит от банков или других финансовых структур. Для ее защиты, обмена и контроля операций применяют специальные методы шифрования.
Технологии блокчейна в ближайшем будущем могут привести к появлению полностью автономной финансовой системы, которая не будет зависеть от государственных и международных финансовых институтов. Возможно, возникнет даже что-то вроде цифрового государства или виртуальной вселенной, со своими внутренними рынками и законами.
Развитие цифровых технологий
Ближайшие пять лет — переломный период цифровой трансформации, когда digital-технологии охватывают даже те сферы, где всегда господствовали аналоговые. Государственные, финансовые, медицинские услуги переходят в онлайн-формат, появляются первые прототипы электронных паспортов и цифровые платежные системы без привязки к физическим валютам и банкам.
Синергия цифровых технологий поможет объединить офлайн и онлайн, делая все устройства и сервисы взаимосвязанными между собой. Искусственный интеллект и большие данные помогают принимать более обоснованные решения, а VR и AR — проводить сложные операции, путешествовать и учиться в любой точке.
Такое будущее выглядит очень комфортным, но не для всех. Например, футуролог Герд Леонгард призывает обратить внимание на тотальную цифровизацию и ее возможные последствия. Например, полная замена реального общения цифровым или утрата человечности при принятии глобальных решений, которые мы все больше доверяем ИИ.