- Undskyld hvis vi roder, men vi er i fuld gang med at udvide sortimentet -

Danmarks laveste udlejningspriser   |   Hurtig levering   |   Personlig service     |          
Indkøbskurv

Computeren - Hvorfra og hvorhen?


Vi i IT-nørden omgåes mange forskellige typer computere lige fra almindelige stationære og bærbare over hårdt pumpede stationære og bærbare til gaming. Vi har derfor en stor viden om computere, som vi gør brug af i vort daglige virke. Men det kan vi ikke uden at have en grundlæggende indsigt i, hvor computeren kommere fra og hvor den (måske) skal hen. Og den indsigt vil vi gerne dele med jer ...


Computeren

Baggrunden

Billede af Charles Babbages 'the Analytical Engine'.

Computeren som vi kender den i dag har sin oprindelse i begyndelsen af det nittende århundrede, hvor den engelske matematikprofessor Charles Babbage designede ’the Analytical Engine’.

Selve ordet ’computer’ stammer fra 1613 og den engelske bog ‘The Yong Mans Gleanings’ af Richard Braithwait:

“I haue [sic] read the truest computer of Times, and the best Arithmetician that euer [sic] breathed, and he reduceth thy dayes into a short number.”.

Frit oversat:

”Jeg har læst den sande computer fra Times og den bedste Regnemester som lever og han reducerer dine dage til et kort antal.”.

Brugen af ordet refererede til en menneskelig computer; en person der foretog ’calculations or computations’.

I 1941 skabte den tyske ingeniør Konrad Zuse maskinen ’Z3’, som blev verdens første elektromekaniske programmerbare og fuldt automatiske digitale computer. Og den moderne computer som vi kender den i dag får sit udspring hos den engelske matematikprofessor Alan Turing, som under sit arbejde med at knække tyskernes koder under anden verdenskrig lægger en af grundstenene til datalogien – læren om data og behandlingen af data.

I 1964 fremviser den amerikanske forsker Douglas Engelbart en prototype af en computer med en mus og en grafisk brugergrænseflade.

Mellem 1974 og 1977 ser de første personlige computere dagens lys: Scelbi & Mark-8 Altair, IBM 5100, Radio Shark’s TRS-80 og Commodore PET og i 1976 grundlægger Steve Jobs og Steve Wozniak Apple Computers.

I 1981 bliver den første IBM-computer ’Acron’ introduceret sammen med Microsoft’s MS-DOS opererativsystem og PC’en er dermed født.

Computeren af i dag baserer sig bl.a. på maskinsprog, neurale netværk, kunstig intelligens og algoritmer, hvilket vi vil se på herefter.



Nutiden

Maskinsproget

Billede af mskinsprog med nuller og ettaller.

Computerens grundlæggende programmeringssprog er maskinsproget, hvilket er baseret på nuller (0) og ettaller (1) også kaldet binære tal. Om maskinsproget fortæller lex.dk (Danmarks største site for forskningsformidling):

”Maskinsprog, den repræsentation af instruktioner til en computer, som kan udføres uden forudgående oversættelse. Maskinsprog er et lavniveausprog, der er bestemt af computertypen og afspejler computerens interne struktur; ikke strukturen af de opgaver, en bruger måtte ønske løst. Computerprogrammører skriver altså ikke programmer i maskinsprog, men i et højniveausprog; programmet oversættes derefter til maskinsprog.”.

Det binære talsystem er dog ikke opfundet til brug for computersystemer, men er opfundet længe før år 0, angiveligvis af den indiske matematiker Pingala , der levede i 200-tallet f.v.t.

I hulkortsystemet repræsenteres 1 af et hul og 0 af intet hul. I computere kan de to værdier repræsenteres ved om der løber en strøm eller der ikke løber en strøm. I computersammenhæng kalder man et 1-tal for on (tændt) og 0 for off (slukket). Tallets værdi er summen af de tændte positioner. En sådan størrelse, en position som kun har to mulige tilstande, kaldes en bit. Dette er den mindste enhed der arbejdes med i computeren. En lidt større enhed, som man oftere opererer med, kaldes en byte. En byte består af 8 bit. En byte kan svare til et tal mellem 0 og 255 eller mellem -128 og 127.

Så hvis man skal skrive maskinsprog, så skal man skrive nuller og ettaller i blokke af otte cifre. På maskinsprog vil vores navn IT-Nørden se ud som følger:

01001001 01110100 00101101 01001110 11000011 10111000 01110010 01100100 01100101 01101110

Hvis man tæller efter, så vil man se, at der er ti anslag i vores navn. Ni bogstaver og en bindestreg og der er ni byte (ni blokke a otte tal), hvor hver repræsenterer et unikt tegn.

Prøv evt. selv at oversætte f.eks. dit navn til maskinsprog via ’QBit – Binary code Translator’’.

Og nørdevitsen her er naturligvis: "Der findes 10 slags mennesker. Dem der forstår det binære system og dem der ikke gør.".


Neurale netværk

Billede af neuralt netvær i hjernen.

Neurale netværk er forsøg på at kopiere den måde, den menneskelige hjerne fungerer på. Hvor vi mennesker tager beslutninger baseret på vores indlæring og træning.

Neurale netværk blev indført af amerikanerne Warren S. McCulloch og Walter i 1943. De viste, at deres netværk kunne implementere en vilkårlig logisk funktion.

I dag simuleres neurale netværk normalt i software i sædvanlige computere. Ofte implementeres et neuralt netværk blot som en enkelt komponent blandt mange i styrings- eller analysesystemer, hvor indlæring eller tilpasning er påkrævet.

Industrielle anvendelser af neurale netværk er kendt fra danske slagteriers klassifikation af slagtegrise, proceskontrol i metalfremstilling, kvalitetskontrol gennem forskellige typer billedscanning, opsporing af svindel med kreditkort og meget andet.

I medicinen anvendes neurale netværk til ikke-lineær statistisk analyse som diagnostisk støtte, fx i klassifikation af prøver for livmoderhalskræft.

I finansverdenen er der stigende anvendelse af netværkene til bl.a. forudsigelse af fremtidig udvikling i børs- og valutakurser.

Og sidst men ikke mindst forskers der i anvendelsen af neurale netværk inden for talegengivelse.


AI - Artificial Intelligence

Billede af robot og neuralt netværk.

Kunstig intelligens (Artificial intelligence), undertiden kaldet maskinintelligens, er intelligens demonstreret af maskiner, i modsætning til den naturlige intelligens, der vises af mennesker og dyr. I almindelighed bruges udtrykket "kunstig intelligens" ofte til at beskrive maskiner (eller computere), der efterligner "kognitive" funktioner, som mennesker forbinder med det menneskelige sind, såsom "læring" og "problemløsning".

Mange værktøjer bruges i AI, herunder versioner af søgning og matematisk optimering, kunstige neurale netværk og metoder baseret på statistik, sandsynlighed og økonomi. AI-feltet trækker på datalogi, informationsteknik, matematik, psykologi, lingvistik, filosofi og mange andre områder.

Eksempler på AI findes f.eks. inden for:

  • Autonome køretøjer (såsom droner og selvkørende biler)
  • Medicinsk diagnose
  • Skabelse af kunst (såsom poesi)
  • Bevis for matematiske sætninger
  • Spille spil (såsom skak eller go)
  • Søgemaskiner (såsom Google-søgning)
  • Onlineassistenter (såsom Siri)
  • Billedgenkendelse på fotografier
  • Spamfiltrering
  • Forudsigelse af flyforsinkelser
  • Forudsigelse af retslige afgørelser
  • Målretning mod onlineannoncer
  • Energiopbevaring

Algoritmer

Billede af en hånd der skriver ligninger på en glasplade.

At anvende algoritmer er absolut grundlæggende for al programmering af computere. Uden den metodik var det ikke muligt at definere, hvad computere skal gøre.

Jvf. Wikipedia er en algoritme "En utvetydig og abstrakt beskrivelse af, hvordan en specifik type problem løses." eller populært sagt "Et fyldestgørende svar på et veldefineret spørgsmål".

Begrebet algoritme har eksisteret siden antikken. Aritmetiske algoritmer, såsom en divisionsalgoritme, blev brugt af gamle babyloniske matematikere c. 2500 f.Kr. og egyptiske matematikere c. 1550 f.Kr. Græske matematikere brugte senere algoritmer i sigten på Eratosthenes til at finde primtal, og den euklidiske algoritme til at finde den største fælles skiller med to tal. Arabiske matematikere som al-Kindi i det 9. århundrede brugte kryptografiske algoritmer til kodebrydning baseret på frekvensanalyse

Selve ordet algoritme er afledt af matematikeren Muḥammad ibn Mūsā al-Khwārizmī, Latiniseret Algoritmi fra det 9. århundrede.

Algoritmer er altid entydige og bruges som specifikationer til udførelse af beregninger, databehandling, automatiseret ræsonnement og andre opgaver.

At finde ’et fyldestgørende svar på et veldefineret spørgsmål’, altså at definerer en algoritme, er langt vanskeligere end det lyder. Og her er nøgleordene fyldestgørende og veldefineret. Eks.:

Spørgsmål: Hvad er et blad?

Svar: Det grønne på træers grene.

Her ser man straks, at spørgsmålet ikke er veldefineret da ordet ’blad’ ikke er sat i hvilken kontekst ’blad’ skal vurderes. Er det noget på et træ, noget man læser i og hvilket sprog er blad i øvrigt skrevet på? Og svaret er ikke fyldestgørende, da der kan være grønne mosser, lav og stængler på grene såvel som grønne blade. Ligesom svaret overhovedet ikke forholder sig til, at ordet blad kan tolkes på flere forskellige måder og sikkert på mange forskellige sprog.



Fremtiden

Billede af et lille 3 cm. langt metalrør, som er en DNA-chip.

DNA-revolutionen

Når den er lagret med DNA, kan al verdens intelligens være indeholdt i en skotøjsæske!

I løbet af de sidste tre år forskere arbejdet på at udvikle et nyt system ved navn DNA Drive. Ideen er at bruge mekanismerne fra biologien til nemt at producere og kopiere data på DNA-fragmenter.

Processen er enkel: Binære digitale data (0 eller 1) omdannes til kvaternære data (de fire nukleotider i DNA: A, T, C og G, hvor A=C=0 og T=G=1, for en kode med 1 bit/base). Datakonvertering udføres af en algoritme, der genererer DNA-sekvenser i DNA Drive-format. Sekvensen lagres derefter - som den er i levende væsener - i lange dobbelthelix-DNA-fragmenter kendt som plasmider eller kromosomer.

DNA-drevets DNA-molekyler er designet til at blive manipuleret af celler såsom bakterier, som kan kopiere eller producere informationen kodet på denne måde.

Ideen om at bruge DNA som et medium til lagring af digital information er ikke ny. Den blev foreslået i 1959 af den amerikanske fysiker Richard Feynman, som blev tildelt Nobelprisen i fysik i 1965. Alligevel var det først i 2012, at det blev en virkelighed.

To metalkapsler, der hver indeholder 100 milliarder eksemplarer af 'Declaration of the Rights of Man and the Citizen' fra 1789 og 'Declaration of the Rights of Woman and the Female Citizen', udarbejdet af Olympe de Gouges i 1791, har netop sluttede sig til de mest dyrebare dokumenter i ’Archives nationales’ i Frankrig.

"Dagens lagringsteknologier er alle baseret på kemiske, fysiske og matematiske metoder. Den biologiske vej er endnu ikke udforsket."

Målet for DNA Drive er at være levedygtigt og brugbart i datacentre i 2030.


Molekyler som computere

Billede af et kvindeansigt bag en gennemsigtig printplade.

I dag arbejder ‘The Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) ’ på en ny type computer som burger molekyler som computere:

Molekyler har unikke tredimensionelle atomare strukturer med variabler så som form, størrelse og farve. Den rigdom skaber et stort designrum, hvor digitale muligheder kan afprøves.

Og hvad det fører med sig, kan man blot gisne om. Men én ting slår det fast og det er, at computeren er foranderlig og vil være det langt ind i fremtiden.

Kilder: Wikipedia, QBit, CNRS og DARPA


Bærbare computere til privat brug