;
♦ что такое информационное общество;
♦ что такое информационные ресурсы общества;
♦ как решаются проблемы информационной безопасности.

§ 44. Предыстория информатики

Основные темы параграфа:

♦ история средств хранения информации;
♦ история средств передачи информации;
♦ история средств обработки информации;
♦ машина Бэббиджа - предшественница ЭВМ.

В любой деятельности человек всегда придумывал и создавал самые разнообразные средства, приспособления, орудия труда. Все это облегчало труд, делало его производительнее, расширяло возможности людей. Известно, что история материального производства и мировой науки тесно связана с историей развития орудий труда.

Первые вспомогательные средства для работы с появились много позже первых орудий материального труда. Историки утверждают, что расстояние во времени между появлением первых инструментов для физического труда (топор, ловушка для охоты) и инструментов для регистрации информационных образов (на камне, кости) составляет около миллиона лет!

Следовательно, почти 99% времени существования человека на Земле труд носил только материальный характер.

Уже говорилось о том, что информационную деятельность человека можно разделить на три составляющие: хранение, передачу и обработку. Долгое время средства информационного труда развивались отдельно по этим трем направлениям.

История средств хранения информации

История хранения информации в письменной форме уходит в глубь веков. До наших дней в некоторых местах сохранились наскальные письмена древнего человека, выполненные 25-20 тысяч лет назад; лунный календарь, выгравированный на кости 20 тысяч лет назад. Для письма также использовались дерево, глина. Многие века письменные документы составлялись на пергаментных свитках. Это было «очень дорогим удовольствием». Пергамент делался из кожи животных. Ее растягивали, чтобы получить тонкие листы. Когда на востоке научились ткать шелк, его стали использовать не только для одежды, но и для письма.

Во II веке нашей эры в Китае изобрели бумагу. Однако до Европы она дошла только в XI веке. Вплоть до XV века письма, документы, книги писались вручную. В качестве инструмента для письма использовались кисточки, перья птиц, позже - металлические перья; изобретались краски, чернила. Книг было очень мало, они считались предметами роскоши.

Письменный прибор древнеегипетского писца состоял из заостренных палочек для письма с расщепленными кончиками, которые складывались в пенал, тушницы для туши красного и черного цветов и мешочка с песком

В середине XV века немецкий типограф Иоганн Гутенберг изобрел первый печатный станок. С этого времени началось книгопечатание. На Руси книгопечатание основал Иван Федоров в середине XVI века. Книг стало значительно больше, быстро росло число грамотных людей.

До сегодняшнего дня лист бумаги остается основным . Но у него появились серьезные «конкуренты».

В XIX веке была изобретена фотография. Носителями видеоинформации стали фотопленка и фотобумага.

В 1895 году французы братья Люмьер продемонстрировали в Париже первый в мире кинофильм, используя аппарат собственного изобретения. Этот год считается годом рождения кино.

История технических средств хранения и воспроизведения звука начинается с 1877 года. В этом году в США Томасом Эдисоном был построен фонограф. Звук механическим способом - с помощью записывающей иглы - наносился на поверхность вращающегося барабана, покрытого воском. Немного позднее был создан механический граммофон, а затем его портативный вариант - патефон. воспроизводящие звук, записанный на целлулоидной грампластинке. Электрический аналог патефона - электрофон был изобретен в XX веке. В XX веке был изобретен магнитофон. И совсем недавно на магнитную ленту научились записывать не только звук, но и изображение: появился видеомагнитофон.

История средств передачи информации

Первоначально люди пользовались лишь средствами ближней связи: речью, слухом, зрением. Развитие письменности породило первое средство дальней связи - почту.

Для быстрой передачи каких-то важных сведений часто использовались оригинальные идеи. Известно, например, применение на Кавказе костровой связи. Два костровых сигнальщика находились на расстоянии прямой видимости на возвышенных местах или башнях. Когда приближалась опасность (нападали враги), сигнальщики, зажигая цепочку костров, предупреждали об этом население. В XVIII веке возник семафорный телеграф, это тоже световая связь, но технически более совершенная.

Очень богатым на открытия в области связи был XIX век. В этом веке люди овладели электричеством, которое породило множество изобретений. Сначала П. Л. Шеллинг в России в 1832 году изобрел электрический телеграф. А в 1837 году американец С. Морзе создал электромагнитный телеграфный аппарат и придумал специальный телеграфный код - азбуку, которая носит его имя.

В 1876 году американец А. Белл изобрел телефон. И наконец, в 1895 году русский изобретатель А. С. Попов открыл эпоху радиосвязи.

Самым замечательным изобретением XX века в области связи можно назвать телевидение. Освоение космоса привело к созданию спутниковой связи.

История средств обработки информации

Теперь познакомимся со средствами обработки информации. Важнейшим видом такой обработки являются вычисления. Появление и развитие счетных инструментов стимулировали развитие земледелия, торговли, мореплавания, астрономии и многих других областей практической и научной деятельности людей.

Нетрудно догадаться, что первым счетным средством для человека были его пальцы. Этот инструмент всегда «под рукой»! Кто из вас им не пользовался?

В V веке до нашей эры в Греции и Египте получил распространение абак. «Абак» – это греческое слово, которое переводится как «счетная доска». Вычисления на абаке производились перемещением камешков по желобам на мраморной доске.

Подобные счетные инструменты распространялись и развивались по всему миру. Например, китайский вариант абака назывался суан-пан. «Потомком» абака можно назвать и русские счеты. В России они появились на рубеже XVI – XVII веков. И до сих пор в нашей стране счеты можно увидеть не только в музеях. До недавнего времени они активно использовались, преимущественно в торговле.

В начале XVII века шотландский математик Джон Непер ввел понятие логарифма, опубликовал таблицы логарифмов. Затем в течение двух веков развивались вычислительные инструменты, основанные на использовании этой математической функции. Логарифмы позволяют свести трудоемкие арифметические операции – умножение и деление – к более простым – сложению и вычитанию. В результате появилась логарифмическая линейка. Этот инструмент до недавнего времени был вычислительным средством инженеров. И лишь ближе к концу XX столетия его вытеснили электронные калькуляторы.

В 1645 году французский математик Блез Паскаль создал первую счетную машину. Машина Паскаля позволяла быстро выполнять сложение многозначных чисел.

Немецкий ученый Лейбниц, развив идею Паскаля, создал механический арифмометр, на котором можно было выполнять все четыре арифметические операции с многозначными числами. Позднее арифмометр многократно совершенствовался, в том числе и русскими изобретателями П. Л. Чебышевым и В. Т. Однером.

Арифмометр был предшественником современного калькулятора - маленького электронно-вычислительного устройства. Сейчас практически у каждого школьника есть калькулятор, который помещается в кармане. Любому академику начала XX века такое устройство показалось бы фантастическим.

Машина Бэббиджа - предшественница ЭВМ

Арифмометр, как и простой калькулятор, - это средство механизации вычислений. Человек, производя вычисления на таком устройстве, сам управляет его работой, определяет последовательность выполняемых операций. Мечтой изобретателей вычислительной техники было создание считающего автомата, который бы без вмешательства человека производил расчеты по заранее составленной программе.

В период между 1820 и 1856 годами Бэббидж работал над созданием программно управляемой Аналитической машины. Это было настолько сложное механическое устройство, что проект так и не был реализован.

Можно сказать, что Бэббидж опередил свое время. Для осуществления его проекта в ту пору еще не существовало подходящей технической базы. Некоторым ученым современникам Бэббиджа его труд казался бесплодным. Однако пророчески звучат сейчас слова самого Чарльза Бэббиджа: «Природа научных знаний такова, что малопонятные и совершенно бесполезные приобретения сегодняшнего дня становятся популярной пищей для будущих поколений».

Основные идеи, заложенные в проекте Аналитической машины, в нашем веке были использованы конструкторами ЭВМ. Все главные компоненты современного компьютера присутствовали в конструкции аналитической машины: это СКЛАД (в современной терминологии - память), где хранятся исходные числа и промежуточные результаты; МЕЛЬНИЦА (арифметическое устройство), в которой осуществляются операции над числами, взятыми из склада; КОНТОРА (устройство управления), производящая управление последовательностью операций над числами соответственно заданной программе; БЛОКИ ВВОДА исходных данных и ПЕЧАТИ РЕЗУЛЬТАТОВ.

Для программного управления Аналитической машиной использовались перфокарты - картонные карточки с пробитыми в них отверстиями (перфорацией). Перфокарты были изобретены в начале XIX века во Франции Жозефом М. Жаккардом для управления работой автоматического ткацкого станка.

Интересным историческим фактом является то, что первую программу для машины Бэббиджа в 1846 году написала Ада Лавлейс - дочь великого английского поэта Джорджа Байрона.

Аналитическая машина Бэббиджа - это уже универсальное средство, объединяющее в себе обработку информации, хранение информации и обмен исходными данными и результатами с человеком.

Вопросы и задания

1. Какие средства хранения информации были первыми?
2. Когда появилось книгопечатание, кто его изобретатель?
3. Какие средства хранения информации изобретены в XIX - XX вв.?
4. Назовите основные технические средства передачи информации в порядке их изобретения.
5. Перечислите основные вычислительные средства в хронологической последовательности их изобретения.
6. Кто, когда и где разработал первый проект автоматической вычислительной машины?
7. Какое влияние проект Аналитической машины оказал на дальнейшее развитие вычислительной техники?

И. Семакин, Л. Залогова, С. Русаков, Л. Шестакова, Информатика, 9 класс
Отослано читателями из интернет-сайтов

Планы уроков информатики , скачать тесты бесплатно, всё для учителя и школьника в подготовке к уроку по информатике 9 класс , домашние задания,

В самом начале формирования человечества, еще до появления языка и речи самыми ранними средствами общения между людьми были мимика и жесты. При этом люди должны были находиться на расстоянии прямой видимости друг от друга. Один из них подавал сигналы с помощью мимики и жестов, а другой их принимал. Если принимающий сигналы человек отворачивался от жестикулирующего или закрывал глаза, то сигналы переставали до него доходить. С помощью мимики и жестов можно выразить очень многое. На этом построено искусство пантомимы, вида сценического искусства, в котором основные средства создания художественного образа - пластика, жест, мимика.

И в наше время применяется дактилология - азбука для глухонемых. Это своеобразная форма речи, воспроизводящая слова пальцами рук. Она используется как заменитель устной речи для общения слышащих с глухими, глухих между собой и как средство обучения глухих, а также для сурдоперевода в телепередачах (рис. 3.1) .

Рис. 3.1.

Можно было подавать сигналы и возгласами, но они слышны только на очень небольшом расстоянии. Когда возникли язык и речь, их тоже можно было услышать вблизи. Сложенные рупором ладони около рта немного увеличивали "зону приема". Но до изобретения микрофона и усилителя ораторы на больших собраниях и митингах могли полагаться только на силу своего голоса.

А как можно было передать сообщение людям, находящимся на большом расстоянии? Для этого были придуманы самые разные средства сигнализации - звуковые и световые, хорошо слышимые издали звуки и хорошо видимые издали знаки.

В африканских странах древнейшим видом звуковой сигнализации был бой барабанов - тамтамов. Отдельные удары и их сочетания обозначали буквы и целые слова. Первые путешественники из Европы очень удивлялись, как жители отдаленных африканских селений узнавали об их приближении. Это с помощью тамтамов вести передавались от селения к селению как по эстафете. Даже сейчас, в век телеграфа, телефона и радио, жители некоторых африканских селений пользуются древним "барабанным телеграфом".

В нашей стране использовался набатный колокольный звон, извещавший о пожаре, нападении врагов или другой опасности. Набат (от араб. наубат - барабанный бой) - это колокольный звон особого строя, означающий тревогу.

Позднее начали использовать сигнальные выстрелы из пушек. И сегодня в Санкт-Петербурге в Петропавловской крепости ежедневно производится сигнальный выстрел из пушки, оповещающий город о наступлении полудня - теперь это всего лишь традиция.

В православных храмах верующих зовут на молитвы с помощью колокольного звона. Для этого рядом с храмом располагается колокольня или звонница - башня с открытым ярусом для колоколов. В мусульманских странах рядом с мечетью располагается минарет - высокая башня с балконом. С него служащий мечети - муэдзин - громким голосом призывает мусульман к молитве.

В костеле Девы Марии в польском городе Кракове из слухового окна высокой башни ежедневно, в определенный час трубач подает звуковой сигнал - такова вековая традиция.

И сегодня используется звуковая сигнализация. Ее средства - это клаксоны автомобилей, свистки милиционеров, сирены поездов и кораблей.

Сигналы можно подавать с помощью музыкальных инструментов: рожка, горна, фанфар, барабана, целого духового оркестра. О прибытии почтовой кареты в XVIII веке в Европе оповещали с помощью почтового рожка.

В морском флоте для измерения времени с давних времен вахтенный матрос ударяет в сигнальный колокол каждые полчаса. Это как называемый бой склянок: например, шесть склянок означает три часа.

Древнейшим видом оптической сигнализации были сигнальные костры, предупреждавшие население о появлении врагов. Днем хорошо виден на большом расстоянии дым от костра, а ночью - пламя. По свидетельству римского писателя и ученого Плиния Старшего (24-79 гг. н. э.) подобный световой телеграф эффективно использовался еще во время Троянской войны, которая происходила, согласно "Илиаде" и "Одиссее", в XIII веке до н.э. В трагедии "Агамемнон" древнегреческого драматурга Эсхила (525-456 гг. до н. э.) говорится о том, что весть о взятии Трои дошла до Греции в течение нескольких часов при помощи огневых сигналов, которые передавались с одного возвышенного места на другое.

Китайцы использовали с целью передачи срочной информации огни на башнях, которые расположены вдоль всей Великой китайской стены. Ее протяженность свыше 5 тыс. км при высоте 6,6 м, а на отдельных участках до 10 м. Построена она была в III веке до н. э.

Древнегреческий полководец и историк Полибий (около 200-120 гг. до н. э.) в своей книге "Всеобщая история" рассказал о водяном телеграфе: на двух высоких башнях, расположенных далеко друг от друга, стояли 2 совершенно одинаковых по размерам цилиндрических сосуда с водой - емкостью 15 ведер каждый. На поверхности воды плавали поплавки, а на поверхности сосудов были нанесены линейки с делениями. Против каждого деления были записаны условные сообщения. Дозорные на башнях должны были непрерывно следить друг за другом. Когда на передающей башне сигнальщик зажигал факел, нужно было одновременно открыть краны сосудов на обеих башнях. Вода вытекала из сосудов, и поплавки в них опускались. Дозорный на передающей башне ждал, пока поплавок не остановится против нужного деления, и после этого гасил свой факел. Дозорный на приемной башне замечал исчезновение огня и закрывал кран своего сосуда. Затем он смотрел на линейку с делениями и читал сообщение около деления, против которого установился поплавок. Этот способ передачи сообщений был очень трудоемок, ненадежен, да и количество сообщений, которое можно было передать, не превышало одного-двух десятков, заранее нанесенных на линейки сосудов.

Полибий описал и более совершенный способ передачи информации на расстояния. Он заключался в том, что все буквы греческой азбуки (24 буквы) делились на пять частей (групп), из пяти букв в четырех и четырех в одной группе. Каждая группа букв наносилась на специальную доску.

Рис. 3.2.

Передающая информацию сторона поднимала факел и ждала ответа, тоже факелом: "Жду приема". Затем передающие сигнальщики с помощью факелов указывали, на какую доску необходимо смотреть. К примеру, один факел - смотри первую доску, два факела - смотри вторую и т.д. Далее процесс передачи информации состоял в следующем. С передающей стороны снова поднимали факелы, в зависимости от передаваемых букв, а точнее, их расположения: первая буква - один факел, вторая - два факела и т.д. При этом каждая сторона имела зрительные приборы для наблюдения. Этим способом могла быть передана любая информация, так как использовался весь греческий алфавит. Вместе с тем передача информации, таким образом, должна быть не только содержательна, но и предельно сжата. Такой способ передачи информации хотя и требовал большого количества факелов, а следовательно, и их носителей, зато передавал ее точно.

Говоря современным языком, буквы греческого алфавита были выписаны в виде прямоугольной матрицы, состоящей из столбцов и строк. Сообщив с помощью факелов номер столбца и строки, на пересечении которых в этой матрице находилась та или иная буква, можно было последовательно передавать целые слова и предложения, составлявшие любое сообщение. Можно считать, что в истории информатики это была первая попытка закодировать буквы алфавита с помощью чисел. Спустя много веков, в 1835 году С. Морзе изобрел свою телеграфную азбуку, закодировав буквы латинского алфавита с помощью комбинаций точек и тире. В XX веке при создании клавиатуры компьютера, как мы увидим позже, каждая буква на ней была закодирована числом в двоичном коде.

Заключенные в сталинских тюрьмах перестукивались с помощью метода этого древнего телеграфа, только с помощью звука. На стенах их камер писалась русская азбука (33 буквы), разбитая на шесть столбцов.

В соседнюю камеру сначала выстукивался номер столбца, а после ответа выстукивался номер буквы в столбце. И так буква за буквой передавалась определенная информация по эстафете из камеры в камеру по всей тюрьме.

Сигнализация широко применяется на железных дорогах. Каждый стрелочник и проводник поезда имеет набор сигнальных флажков, которыми он сообщает машинисту поезда о возможности движения или необходимости остановки. Широко применяются семафоры с механическим, а чаще с электрическим управлением.

В конце XVIII века в Европе заработал оптический, так называемый "семафорный телеграф", передававший информацию посредством специальных механизмов с подвижными элементами. Первый такой аппарат продемонстрировал английский ученый - физик Р. Гук (1635-1722) в 1684 году. Затем француз Амонтон устроил оптический телеграф, используя подвижные планки. Но только французам, братьям Клоду и Игнатию Шапп удалось добиться применения такого телеграфа в широких масштабах.

В 1792 году братья Шапп официально представили Национальному Конвенту Франции на утверждение такой прибор под названием семафор (носитель знаков). Он представлял собой систему семафоров - трех крыльев, могущих принимать различные положения и расположенных на вышках на расстоянии 15 миль друг от друга. На каждой вышке находился наблюдатель-телеграфист, с помощью подзорной трубы следивший за положением крыльев светофора на соседней вышке. При изменении положения этих крыльев он принимал сигнал с этой вышки, переводил ручку семафора, менял положение крыльев на своей вышке и тем самым передавал сообщение на следующую вышку. Из возможных 256 фигур (сочетаний положений крыльев) Шапп выбрал только 92, наиболее отличимые друг от друга. Выбрал он также 8400 наиболее употребительных французских слов и расположил их на 92 страницах - по 92 на каждой. Таким образом, с башни на башню передавался вначале номер страницы, а затем - номер слова на ней. Первая линия оптического телеграфа Париж-Лилль длиной 225 км была создана в 1794 году.

Главным недостатком такой телеграфии было то, что она зависела от погодных условий. Однако использовали ее до середины ХIХ века.

В 1794 году оптический телеграф получает широчайшее военное и гражданское применение. 225 километров линии Париж-Лилль сообщение пролетает за 10 минут, тогда как всаднику на это понадобилось бы часов двенадцать... Строятся также линии Париж-Страсбург (450 км) и Париж-Тулон (1100 км). Вскоре протяженность линий оптического телеграфа составляет уже 50000 километров, а сообщения передаются в трех кодировках - военной, гражданской и служебной.

Независимо от французов известный русский механик-самоучка И.П. Кулибин (1735-1818) сконструировал аналогичный телеграфный аппарат. Но в царской России его, как и многие его другие замечательные изобретения, ждало неприятие и забвение.

Во Франции открытие семафорного телеграфа использовалось довольно эффективно, особенно в армии. Именно используя возможности быстрой передачи информации на большие расстояния для своих войск, Наполеон Бонапарт (1769-1812) добился ряда блестящих побед в Европе, поставив в зависимость от Франции большинство стран Западной и Центральной Европы.

В России первый семафорный телеграф протяженностью 60 км между Санкт-Петербургом и Шлиссельбургом был построен в 1824 году. Через десять лет телеграф связал столицу с Кронштадтом (базой Балтийского флота) - 30 км. В 1835 году такая связь была установлена между столицей и Царским Селом (25 км) и Гатчиной (52 км).

Выход России на европейскую арену осуществлялся в основном через Варшаву. В связи с этим в 1839 году был построен усовершенствованный вариант семафорного телеграфа между Санкт-Петербургом и Варшавой протяженностью в 1200 км. На то время это была самая длинная линия телеграфной связи такого рода, которая была сооружена из 149 станций-башен через каждые 8 км, высотой в 20 метров. 1200 километров сигнал из Санкт-Петербурга в Варшаву преодолевал за 15 минут. Такой метод передачи информации в России просуществовал до середины XIX века (1854 г.) и уступил свое место электрическому телеграфу.

В морском деле используется флажковая сигнализация, изобретенная еще в Средние века, а при плохой видимости (например, при тумане) - звуковые сирены-ревуны. Один сигнальный флажок на мачте корабля может обозначать целое слово или предложение, а в сочетании с другими - отдельную букву. Для световой сигнализации используются сигнальные огни и специальные электрические светильники, излучающие направленные световые лучи. С помощью азбуки Морзе передают сигналы, прерывая пучок лучей и давая короткие и длинные по времени вспышки света (точки-тире). В ручном флажковом семафоре каждое положение рук матроса с флажками и его корпуса обозначает одну букву, цифру или знак препинания. Длинное и не очень срочное сообщение передается двумя флажками по буквам. С помощью сигнальных флагов, огней, световой сигнализации и ручного семафора корабли "общаются" между собой и с берегом.

Первую железную дорогу общественного значения открыл Джордж Стефенсон в 1825 году.

Движение на железных дорогах в начале их постройки происходило с низкой скоростью; точное соблюдение расписания обеспечивало безопасность движения. Однако уже на открытии линии Ливерпуль-Манчестер произошел несчастный случай, который заставил Джорджа Стефенсона придумать сигналы, обеспечивающие безопасность железнодорожного движения. По указанию Стефенсона были введены сигналы, которые подавали днем - флажками, а ночью - ручными фонарями. Машинистам выдали рожки, которые в 1835 г. были заменены паровым свистком. С 1834 г. на линии Ливерпуль-Манчестер были введены неподвижные сигналы. Сначала это были деревянные столбы, поворачивающиеся на 90 градусов, с сигнальными дисками различной формы и цвета, которые при поворотах столбов обращались к движущемуся поезду узкой или широкой стороной. Широкая сторона требовала остановки поезда.

С изобретением в 1841 году англичанином Грегори семафора стал возможен переход от движения поездов с разграничением времени к разграничению их пространством.

Крупным шагом вперед в деле обеспечения безопасности движения поездов было введение блокировки, посредством которой путевые семафоры запирались на время, пока на соответствующем участке пути находился поезд.

История развития средств передачи информации является неотъемлемой частью истории развития общества, причем потребности в обмене информацией всегда превышали существующие технические возможности их удовлетворения.

Информация всегда играла огромную роль в жизни общества и отдельного индивидуума. Владение информацией, доминирование на информационном поле с древнейших времен было необходимым условием наличия власти у господствовавшей социальной группы.

Потребность в общении, в передаче и хранении информации возникла и развивалась вместе с развитием человеческого общества. В настоящее время уже можно утверждать, что информационная сфера деятельности человека является определяющим фактором интеллектуальной, экономической и оборонной возможностей человеческого общества, государства. Зародившись в те времена, когда стали проявляться самые ранние признаки человеческой цивилизации, средства общения между людьми (средства связи)непрерывно совершенствовались в соответствии с изменением условий жизни, с развитием культуры и техники.

Это же относится и к средствам записи и обработки информации. Сегодня все эти средства стали неотъемлемой частью производственного процесса и нашего быта.

С древнейших времен звук и свет служили людям для передачи сообщений на дальние расстояния.

На заре своего развития человек, предупреждая своих соплеменников об опасности или сзывая на охоту, подавал сигналы криком или стуком. Звук - основа нашего речевого общения. Но если расстояние между собеседниками велико и силы голоса не хватает, требуются вспомогательные средства. Поэтому человек начал использовать "технику"- свистки, рога животных, факелы, костры, барабаны, гонги, а после изобретения пороха-выстрелы и ракеты. Появились специальные люди-гонцы, герольды, - которые переносили и передавали сообщения, оглашали народу волю владык. В Южной Италии кое-где по берегу моря до последнего времени сохранялись развалины сторожевых постов, с которых посредством колокольного звона передавались известия о приближении норманнов и сарацинов.

С незапамятных времен в качестве носителя информации применяется и свет. Первыми "системами" связи стали сторожевые посты, располагавшиеся вокруг поселений на специально построенных вышках или башнях, а иногда просто на деревьях.При приближении неприятеля зажигался костер тревоги. Увидев огонь, зажигали костер часовые на промежуточном посту, и неприятелю не удавалось застать жителей врасплох. Для гонцов создаются станции смены лошадей. Маяки и ракеты до сих пор несут свою "информационную службу" на море и в горах.

Необходимость передавать не только отдельные сигналы типа "тревога", но и различные сообщения привела к применению "кодов", когда разные сообщения различались, например, числом и расположением костров, числом и частотой свистков или ударов в барабан и т.п. Греки во втором веке до нашей эры использовали комбинации факелов для передачи сообщений "по буквам". На море широкое применение нашли сигнальные флаги различной формы и цвета, причем сообщение определяется не только самими флагами, но и их взаимным расположением, а также "семафор"-передача сообщений изменением расположения рук с флажками (днем) или фонарями (ночью).Потребовались люди, знающие "язык" флагов или семафора, умеющие передавать и принимать переданные сообщения.

Наряду с развитием способов передачи сигналов с использованием звука и света шло развитие способов и средств записи и запоминания информации. Сначала это были просто различные зарубки на деревьях и стенах пещер. По рисункам, выбитым на стенах пещер более трех тысяч лет назад, мы сейчас можем составить представление об отдельных сторонах жизни наших предков в те далекие времена. Постепенно совершенствовались как форма записи, так и средства ее осуществления. От серии примитивных рисунков человек постепенно переходит к клинописи и иероглифам, а затем - и к фонетическому письму по буквам.

Звук и свет были и остаются важными средствами передачи информации и несмотря на свою примитивность, огневая и звуковая сигнализация служили людям в течение многих столетий. За это время делались попытки усовершенствовать приемы сигнализации, но широкого практического применения они не получили.

Развитие средств хранения, передачи и обработки информации в истории человеческого общества шло неравномерно. Несколько раз в истории человечества происходили радикальные изменения в информационной области, которые называют «информационными революциями».

Первая информационная революция связана с изобретением письменности . Письменность создала возможность для накопления и распространения знаний, для передачи знаний будущим поколениям. Цивилизации, освоившие письменность, развивались быстрее других, достигали более высокого культурного и экономического уровня. Примерами могут служить древний Египет, страны Междуречья, Китай. Внутри этой революции весьма значимым оказался этап перехода от пиктографического и иероглифического письма к алфавитному; это сделало письменность более доступной и, в значительной степени, способствовало смещению центров цивилизации в Европу.

Вторая информационная революция (середина XVI в.) была связана с изобретением книгопечатания . Стало возможным не только сохранять информацию, но и сделать ее массово-доступной. Грамотность становится массовым явлением. Все это ускорило рост науки и техники, помогло промышленной революции. Книги перешагнули границы стран, что способствовало началу создания общечеловеческой цивилизации.

Третья информационная революция (конец XIX в.) была обусловлена прогрессом средств связи. Телеграф, телефон, радио позволили оперативно передавать информацию на любые расстояния. Именно в этот исторической период появились зародыши того процесса, который в наши дни называют «глобализацией». Прогресс средств передачи информации в значительной мере способствовал бурному развитию науки и техники, которое нуждалось в надежных и быстродействующих каналах связи.

Четвертая информационная революция (70-е гг. XX в.) связана с появлением микропроцессорной техники и, в частности, персональных компьютеров . Отметим, что не появление компьютеров в середине ХХ века само по себе, а именно микропроцессорные системы оказали решающее влияние на информационную революцию. Вскоре после этого возникли компьютерные телекоммуникации, радикально изменившие системы хранения и поиска информации. Именно четвертая информационная революция дала толчок к столь существенным переменам в развитии общества, что для его характеристики появился новый термин ¾ «информационное общество».

На протяжении всего XX столетия связисты стремились повысить скорость передачи информации. Потребность в большем количестве передаваемой информации стала причиной перехода от телеграфа вначале к телефону, а затем – к радио.

В ХХ веке железные дороги революционизировали мир, обеспечив транспортную сеть, которая перемещала материалы и продукты производства. Они сделали возможным развитие индустриального общества.

Цифровые коммуникационные сети ознаменовали начало новой революции, обеспечив технологию, которая транспортирует данные, требуемые обществу, в котором информация играет ключевую роль. Сети уже проникли в промышленность, образование и правительство. Они уже начали изменять наше представление о мире, сократив географические расстояния и образовав новые сообщества людей, которые часто и эффективно взаимодействуют. Еще более важно то, что рост числа сетей носит характер взрыва. Революция уже началась.

Развитие волоконно-оптических сетей связи характеризуется очень быстрым увеличением скорости передачи информации. Скорость передачи, достигнутая экспериментально в лабораторных условиях, и скорость передачи высоконадежных коммерческих сетей растут экспоненциально, удваиваются примерно каждые 2 года. Эта тенденция обеспечивается как неуклонным ростом скорости передачи информации по одному каналу, так и ростом числа одновременно передаваемых по одному волокну каналов в системах со спектральным разделением каналов. Одновременно с увеличением скорости передачи информации неуклонно растет дальность передачи.

Всё только начинается...

С древних времен человечество искало и совершенствовало средства обмена информацией. На малые расстояния сообщения передавались жестами и речью, на большие-с помощью костров, находящихся друг от друга в пределах прямой видимости. Иногда между пунктами выстраивалась цепочка людей и новости передавались голосом по этой цепочке от одного пункта до другого. В центральной Африке для связи между племенами широко использовали барабаны тамтам.

Идеи о возможности передачи электрических зарядов на расстояния и об осуществлении таким путём телеграфной связи высказывались с середины XVIII века. Профессор Лейпцинского университета Иоган Винклер - именно он усовершенствовал электростатическую машину, предложив натирать стеклянный диск не руками, а подушечками из шелка и кожи, - в 1744 г. писал: "С помощью изолированного подвешенного проводника возможна передача электричества на край света со скоростью полёта пули". В шотландском журнале "The Scot"s Magazine" 1 февраля 1753 г. появилась статья, подписанная только Ч.М. (в последствии выяснилось, что её автор Чарльз Морисон - учёный из г. Ренфрю), в которой впервые была описана возможная система электросвязи. Предлагалось подвесить между двумя пунктами столько неизолированных проволок, сколько букв в алфавите. Проволоки в обоих пунктах прикрепить к стеклянным стойкам, чтобы концы их свисали и заканчивались бузиновыми шариками, под которыми на расстоянии 3-4мм расположить буквы, написанные на бумажках. При касании в пункте передачи кондуктором электростатической машины конца проволоки, соответствующей требуемой букве, в пункте приёма наэлектризованный бузиновый шарик притягивал бы бумажку с этой буквой.

В 1792 г. Женевский физик Жорж Луи Лесаж описал свой проект линии электрической связи, основанной на прокладке 24 медных неизолированных проволок в глиняной трубе, внутри которой через каждые 1,5...2м устанавливались бы перегородки-шайбы из глазурованной глины или стекла с отверстиями для проволок. Последние, таким образом, сохраняли бы параллельное расположение, не соприкасаясь между собой. По одной неподтверждённой, но весьма вероятной версии Лесанж в 1774 г. в домашних условиях провёл несколько удачных опытов телеграфирование по схеме Морисона - с электризацией бузиновых шариков, притягивающих буквы. Передача одного слова занимала 10...15 мин, а фразы 2...3 часа.

Профессор И. Бекман из Карлсруэ в 1794 г. писал: "Чудовищная стоимость и другие препятствия никогда не позволят серьёзно рекомендовать применение электрического телеграфа.

А всего лишь через два года после этого пресовутого "никогда" по проекту испанского медика Франсиско Саьвы военным инженером Августином Бетанкуром была сооружена первая в мире линия электрического телеграфа длиной 42 км между Мадридом и Аранхуэсом.

Ситуация повторилась через четверть века спустя. С 1794 года с начало в Европе, а затем в Америке широкое распространение получил так называемый семафорный телеграф, изобретённый французским инженером Клодом Шаппом и даже описанный Александром Дюма в романе "Граф Монтекристо". На трассе линии строились на расстоянии прямой видимости (8...10 км) высокие башни с шестами типа современных антенн с подвижными перекладинами, взаимное расположение которых обозначало букву, слог или даже целое слово. На передающей станции сообщение кодировалось, и перекладины поочерёдно устанавливались в нужные положения. Телеграфисты последующих станций дублировали эти положения. На каждой башне посменно дежурили двое: один - принимал сигнал от предыдущей станции, другой - передавал его на следующую станцию.

Хотя этот телеграф и послужил человечеству более полувека, он не удовлетворял потребности общества в быстрой связи. На передачу одной депеши затрачивалось в среднем 30 мин. Неизбежно были перерывы связи при дождях, туманах, вьюгах. Естественно, что "чудаки" изыскивали более совершенные средства связи. Лондонский физик и астроном Френсис Рональдс в 1816 г. начал проводить опыты с электростатическим телеграфом. В своём саду, в пригороде Лондона, он соорудил 13-километровую линию из 39 неизолированных проводов, которые подвешивались посредством шелковых нитей на деревянных рамах, установленных через 20 м. Часть линии была подземной - в траншею глубиной 1,2 м и длиной 150 м был уложен деревянный просмоленный желоб, на дне которого были расположены стеклянные трубки с пропущенными в них медными проволоками.

В 1823 г. Рональдс опубликовал брошюру с изложением полученных результатов. Кстати, это был первый в мире печатный труд в области электрической связи. Но когда он предложил свою систему телеграфа властям, Британское Адмиралтейство заявило: "Их светлости вполне удовлетворены существующей системой телеграфа (вышеописанного семафорного) и не намерены заменять её другой".

Буквально через несколько месяцев после открытия Эрстедом эффекта воздействия электрического тока на магнитную стрелку эстафету дальнейшего развития электромагнетизма подхватил знаменитый французский физик, теоретик, Андре Ампер - основоположник электродинамики. В одном из своих сообщений в академии наук в октябре 1820 года он первым выдвинул идею электромагнитного телеграфа. " Подтвердилась возможность, - писал он, - заставить перемещаться намагниченную стрелку, находящуюся на большом расстоянии от батареи, с помощью очень длинного провода". И далее: "Можно было бы... передавать сообщения, посылая телеграфные сигналы по очереди по соответствующим проводам. При этом количество проводов и стрелок должно быть взято равным числу букв в алфавите. На приёмном конце должен находиться оператор, который записывал бы переданные буквы, наблюдая отклоняющиеся стрелки. Если провода от батареи соединить с клавиатурой, клавиши которой были бы помечены буквами, то телеграфирование можно будет осуществлять нажатием клавиш. Передача каждой буквы занимала бы лишь время, необходимое для нажатия клавиш, с одной стороны, и прочтения буквы - с другой стороны".

Не принимая новаторскую идею, английский физик П. Барлоу в 1824 году писал: "В самой ранней стадии экспериментов с электромагнетизмом Ампер предложил создать телеграф мгновенного действия при помощи проводов и компасов. Однако сомнительным было утверждение,... что окажется возможным осуществить указанный проект с проводом длинной до четырёх миль (6,5 км). Произведенные мною опыты обнаружили, что заметное ослабление действия происходит уже при длине провода 200 футов (61 метр), и это меня убедило в неосуществимости подобного проекта".

А всего лишь еще через восемь лет член-корреспондент Российской академии наук Павел Львович Шиллинг воплотил идею Ампера в реальную конструкцию.

Изобретатель электромагнитного телеграфа П. Л. Шиллинг первым понял сложность изготовления на заре электротехники надёжных подземных кабелей и предложил наземную часть проектируемой в 1835-1836 гг. телеграфной линии сделать воздушной, подвесив неизолированный голый провод на столбах вдоль Петергофской дороги. Это был первый в мире проект воздушной линии связи. Но члены правительственного "Комитета для рассмотрения электромагнетического телеграфа" отвергли показавшийся им фантастическим проект Шиллинга. Его предложение было встречено недоброжелательными и насмешливыми возгласами.

А через 30 лет, в 1865 году, когда протяженность телеграфных линий в странах Европы составила 150 000 км, 97% из них приходились на долю линий воздушной подвески.

Телефон.

Изобретение телефона принадлежит 29 - летнему шотландцу, Александру Грехем Беллу. Попытки передачи звуковой информации посредством электричества предпринимались начиная с середины XIX столетия. Едва ли не первым в 1849 - 1854 гг. разрабатывал идею телефонирования механик парижского телеграфа Шарль Бурсель. Однако в действующее устройство свою идею он не воплотил.

Белл с 1873 года пытался сконструировать гармонический телеграф, добиваясь возможности передавать по одному проводу одновременно семь телеграмм (по числу нот в октаве). Он использовал семь пар гибких металлических пластинок, подобных камертону, при этом каждая пара настраивалась на свою частоту. Во время опытов 2 июня 1875 года свободный конец одной из пластинок на передающей стороне линии приварился к контакту. Помощник Белла механик Томас Ватсон, безуспешно пытаясь устранить неисправность, чертыхался, возможно, даже используя не совсем нормативную лексику. Находящийся в другой комнате и манипулировавший приемными пластинками Белл своим чутким натренированным ухом уловил звук, дошедший по проводу. Самопроизвольно закрепленная на обоих концах пластинка превратилась в гибкую своеобразную мембрану и, находясь над полюсом магнита, изменяла его магнитный поток. Вследствие этого поступавший в линию электрический ток изменялся соответственно колебаниям воздуха, вызванным бормотанием Ватсона. Это был момент зарождения телефона.

Устройство называлось "трубкой Белла". Ее следовало прикладывать попеременно то ко рту, то к уху либо пользоваться двумя трубками одновременно.

Радио.

7 мая (25 апреля по старому стилю) 1895 г. произошло историческое событие, которое по достоинству было оценено лишь спустя несколько лет. На заседании физического отделения Русского физико-химического общества (РФХО) выступил преподаватель Минного офицерского класса Александр Степанович Попов с докладом "Об отношении металлических порошков к электрическим колебаниям". Во время доклада А.С. Попов демонстрировал работу созданного им устройства, предназначенного для приёма и регистрации электромагнитных волн. Это был первый в мире радиоприемник. Он чутко реагировал электрическим звонком на посылки электромагнитных колебаний, которые генерировались вибратором Герца.

Схема первого приёмника А. С. Попова.

Вот что писала газета "Кронштадский вестник" от 30 апреля (12 мая) 1895 г. по этому поводу: Уважаемый преподаватель А. С. Попов... комбинировал особый переносной прибор, отвечающий на электрические колебания обыкновенным электрическим звонком и чувствительный к герцевским волнам на открытом воздухе на расстоянии до 30 сажень.

Изобретение радио Поповым было закономерным итогом его целеустремлённых исследований электромагнитных колебаний.

В 1894 г. в своих опытах А. С. Попов начал использовать в качестве индикатора электромагнитных излучений когерер французского учёного Э. Бранли (стеклянная трубка, заполненная металлическими опилками), впервые применённый для этих целей английским исследователем О. Лоджем. Александр Степанович упорно работал над повышением чувствительности когерера к лучам Герца и восстановлением его способности регистрировать на новые импульсы электромагнитного излучения после воздействия предыдущей электромагнитной посылки. В результате Попов пришел к оригинальной конструкции устройства для приёма электромагнитных колебаний, тем самым, сделав решающий шаг к созданию системы для передачи и приема сигналов на расстояние.

От опытов в стенах Минного класса Александр Степанович перешел к опытам на открытом воздухе. Здесь он реализовал новую идею: для повышения чувствительности присоединил к приёмному устройству тонкую медную проволоку - антенну. Дальность сигнализации от генератора колебаний (вибратора Герца) до приёмного устройства достигла уже нескольких десятков метров. Успех был полный.

Эти опыты по сигнализации на расстояние, т.е. в сущности, радиосвязь, проводились в начале 1895 г. К концу апреля Попов счел возможным обнародовать их на заседании физического отделения РФХО. Так 7 мая 1895 г. стало днём рождения радио - одного из величайших изобретений XIX века.

Телевидение.

Современное электронное телевидение зародилось в Санкт-Петербурге в проекте преподавателя Технологического института Бориса Львовича Розинга. В 1907 году он оформил патентные заявки в России, Германии и Англии на изобретение телевизионного устройства с электронно-лучевой трубкой (прототипом кинескопа), а 9 мая 1911 года продемонстрировал изображение на экране кинескопа.

"...профессор Розинг,- писал впоследствии В. К. Зворыкин), ассистировал Розингу, а в 1918 году эмигрировал в США, став знаменитым учёным в области телевидения и медицинской электроники), - открыл принципиально новый подход к телевидению, с помощью которого он надеялся преодолеть ограничения систем механической развёртки...".

Действительно, в 1928-1930 гг. в США и в ряде европейских стран началось ТВ вещание с помощь не электронных, а механических систем, позволяющих передавать лишь элементарные изображения с чёткостью (30-48 строк). Регулярные передачи из Москвы по стандарту 30 строк, 12,5 кадра велись на средних волнах с 1 октября 1931 г. Аппаратура разрабатывалась во Всесоюзном электротехническом институте П. В. Шмаковым и В. И. Архангельским.

В начале 30-х годов на зарубежных выставках, а затем и в магазинах стали появляться телевизоры на кинескопах. Однако чёткость изображения оставалась низкой, так как на передающей стороне по-прежнему использовались механические развёртывающие устройства.

В повестке дня важная задача - создание системы, аккумулирующую световую энергию от передаваемого изображения. Первым практически решил эту задачу В. К. Зворыкин, работавший в Американской радио корпорации (RCA). Ему удалось создать, кроме кинескопа, передающую трубку с накоплением зарядов, которую он навал иконоскопом (по-гречески "наблюдать изображение"). Доклад о разработке им с группой сотрудников полностью электронной ТВ системы, с чёткостью около 300 строк, Зворыкин сделал 26 июня 1933 года на конференции общества радиоинженеров США. А через полтора месяца после этого он прочёл свой сенсационный доклад перед учёными и инженерами Ленинграда и Москвы.

В выступлении профессора Г. В. Брауде было отмечено, что у нас А. П. Константинов сделал передающую трубу с накоплением зарядов, похожую по принципу действия на трубку Зворыкина. А. П. Константинов посчитал нужным уточнить: "В моём устройстве в основном применён тот же самый принцип, но неизмеримо изящнее и практичнее сделано это у д-ра Зворыкина..."

Искусственные спутники Земли.

4 октября 1957 года в СССР был запущен первый в мире искусственный спутник Земли. Ракета-носитель доставила спутник на заданную орбиту, наивысшая точка которой находится на высоте около 1000 км. Этот спутник имел форму шара диаметром 58 см и весил 83,6 кг. На нем были установлены 4 антенны и 2 радиопередатчика с источниками питания. Искусственные спутники Земли могут быть использованы в качестве: ретрансляционной станции, для телевидения, значительно расширяющей дальность действия телепередач; радионавигационного маяка.

Коротко...

Сотовые системы были созданы для предоставления услуг беспроводной радиотелефонной связи в интересах большого числа абонентов(десять и более тысяч на территории одного города),они позволяют очень эффективно использовать частотный ресурс. В этом году будет отмечаться 27-летие сотовой связи - это немало для передовой технологии.

Пейджинговые системы предназначены для обеспечения односторонней связи с абонентами путём передачи коротких сообщений в цифровой или алфавитно-цифровой форме.

Оптоволоконные линии связи. Глобальная информационная инфраструктура строится уже давно. Её основой являются оптоволоконные кабельные линии, завоевавшие главенствующие позиции на мировых сетях связи, за истекшие четверть века. Такие магистрали уже опутали большую часть Земли, они проходят и по территории России, и по территории бывшего Советского Союза. Волоконно-оптические линии связи с высокой пропускной способностью, обеспечивают передачу сигналов всех видов (аналоговых и цифровых).

InterNet - это общемировая совокупность сетей, связывающая между собой миллионы компьютеров. Зародышем была распределённая сеть ARPAnet, которая была создана в конце 60-х годов по заказу Министерства Обороны США для связи между собой компьютеров этого министерства. Разработанные принципы организации этой сети оказалось настолько удачными, что многие другие организации стали создавать собственные сети на тех же принципах. Эти сети стали объединяться между собой, образуя единую сеть с общим адресным пространством. Эта сеть и стала называться InterNet.

Использованная литература:

1) Журнал "Радио": 1998г. №3, 1997г. №7, 1998г. №11, 1998г. №2.

2) Радиоежегодник-1985.

4) Большая Советская Энциклопедия.

СРЕДСТВА СВЯЗИ:

РАЗВИТИЕ,

ПРОБЛЕМЫ,

ПЕРСПЕКТИВЫ

МАТЕРИАЛЫ

НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ

МУНИЦИПАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«НОВОСЕЛИЦКАЯ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА»

НОВГОРОДСКОГО РАЙОНА НОВГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ

Материалы конференции содержат сведения от простейших звуковых и зрительных средствах для передачи сигналов и команд до самых современных. Показан исторический путь развития и совершенствования средств связи, роль ученых и практиков, новейшие достижения физики и техники, их практическое использование.

Урок - конференция способствует росту творческого потенциала учителя, формированию у учащихся умений самостоятельной работы с различными источниками информации, позволяет в новом свете осмыслить ранее приобретенные знания, систематизировать и обобщить их. Участие в конференции развивает способность публично выступать, слушать и анализировать сообщения своих одноклассников.

Материалы конференции рассчитаны на творческое использование и предназначены учителям в помощь при подготовке и проведении уроков по физике.

ИЗ ИСТОРИИ СРЕДСТВ СВЯЗИ

Средства связи всегда играли важную роль в жизни общества. В древние времена связь осуществлялась гонцами, передававшими сообщения устно, затем и письменно. Одними из первых стали применять сигнальные огни и дымы. Днем на фоне облаков хорошо заметен дым, даже если самого костра не видно, а ночью – пламя, особенно если оно зажжено на возвышенном месте. Сначала таким способом передавали только заранее оговоренные сигналы, скажем «враг приближается». Потом, особым образом располагая несколько дымов или огней, научились посылать целые сообщения.

Звуковые сигналы применялись главным образом на небольшие расстояния для сбора войск и населения. Для передачи звуковых сигналов применялись: било (металлическая или деревянная доска), колокол, барабан, труба, посвистель и накры.

Особо важную роль выполнял вечевой колокол в Великом Новгороде. По зову его новгородцы собирались на вече для решения военных и гражданских дел.

Для управления войсками немаловажное значение имели разной формы стяги, на которые укреплялись большие куски различных тканей яркого цвета. Военачальники носили отличительную одежду, особые головные уборы и знаки.

В средние века появилась флажная сигнализация, которую использовали во флоте. Форма, цвет и рисунок флажков имели конкретное значение. Один флажок мог означать предложение («Судно ведет водолазные работы» или «требую лоцмана»), и он же, в сочетании с другими, являлся буквой в слове.

С ХVI века на Руси распространение получила доставка информации с помощью ямской гоньбы. Ямские тракты были проложены к важным центрам государства и пограничным городам. В 1516 г. в Москве для управления почтой была создана ямская изба, а в 1550 г. был учрежден ямской приказ – центральное учреждение в России, ведавшее ямской гоньбой.

В Голландии, где было множество ветряных мельниц, несложные сообщения передавали, останавливая крылья мельниц в определенных положениях. Этот способ получил развитие в оптическом телеграфе. Между городами возводили башни, которые находились друг от друга на расстоянии прямой видимости. На каждой башне имелась пара огромных суставчатых крыльев с семафорами. Телеграфист принимал сообщение и тут же передавал его дальше, передвигая крылья рычагами.

Первый оптический телеграф построили в 1794 г. во Франции, между Парижем и Лиллем. Самая длинная линия – 1200 км –действовала в середине ХIХ в. между Петербургом и Варшавой. Линия имела 149 башен. Ее обслуживали 1308 человек. Сигнал по линии проходил из конца в конец за 15 минут.

В 1832 г офицер русской армии, ученый-физик и востоковед Павел Львович Шиллинг изобрел первый в мире электрический телеграф. В 1837 г. идею Шиллинга развил и дополнил С. Морзе. К 1850 г. русский ученый Борис Семенович Якоби создал прототип первого в мире телеграфного аппарата с буквопечатанием принимаемых сообщений.

В 1876 г. (США) изобрел телефон, а в 1895 г. русский ученый – радио. С начала ХХ в. стали внедряться радиосвязь, радиотелеграфная и радио-телефонная связь.

Карта ямских трактов XVI века. Почтовые пути России XVIII века.

КЛАССИФИКАЦИЯ СВЯЗИ

Связь может осуществляться подачей сигналов различной физической природы :

Звуковых;

Зрительных (световых);

Электрических.

В соответствии с характером сигналов , используемых для обмена информацией, средствами передачи (приема) и доставки сообщений и документов связь может быть:

Электрической (электросвязью);

Сигнальной;

Фельдъегерско-почтовой.

В зависимости от используемых линейных средств и среды распространения сигналов связь делится по роду на:

Проводную связь;

Радиосвязь;

Радиорелейную связь;

Тропосферную радиосвязь;

Ионосферную радиосвязь;

Метеорную радиосвязь;

Космическую связь;

Оптическую связь;

Связь подвижными средствами.

По характеру передаваемых сообщений и виду связь делится на;

Телефонную;

Телеграфную;

Телекодовую (передача данных);

Факсимильную (фототелеграфную);

Телевизионную;

Видеотелефонную;

Сигнальную;

Фельдъегерско-почтовую.

Связь может осуществляться путем передачи информации по линиям связи :

Открытым текстом;

Закодированной;

Зашифрованной (с помощью кодов, шифров) или засекреченной.

Различают дуплексную связь , когда обеспечивается одновременная передача сообщений в обоих направлениях и возможен перебой (переспрос) корреспондента, и симплексную связь , когда передача ведется поочередно в обоих направлениях.

Связь бывает двусторонней , при которой ведется дуплексный или симплексный обмен информацией, или односторонней , если происходит передача сообщений или сигналов в одном направлении без обратного ответа или подтверждения принятого сообщения.

СИГНАЛЬНАЯ СВЯЗЬ

Сигнальная связь, осуществляемая путем передачи сообщений в виде заранее обусловленных сигналов с помощью сигнальных средств. В Военно-Морском Флоте сигнальная связь используется для передачи служебной информации между кораблями, судами и рейдовыми постами как открытым текстом, так и сигналами, набранными по сводам.

Для сигнальной связи средствами предметной сигнализации обычно применяются одно-, двух - и трехфлажные своды сигналов ВМФ, а также флажный семафор. Для передачи открытого текста и сигнальных сочетаний сводов светосигнальными приборами применяются знаки телеграфной азбуки Морзе.

Корабли и суда ВМФ и рейдовые посты для переговоров с иностранными кораблями, торговыми судами и иностранными береговыми постами, особенно по вопросам обеспечения безопасности мореплавания и охраны человеческой жизни на море, используют Международный свод сигналов.

Сигнальные средства, средства сигнальной зрительной и звуковой связи, применяющиеся для передачи коротких команд, донесений, оповещения, обозначения и взаимного опознания.

Зрительные средства связи подразделяются на: а) средства предметной сигнализации (сигнальные флаги, фигуры, флажный семафор); б) средства световой связи и сигнализации (сигнальные фонари, прожекторы, сигнальные огни); в) пиротехнические средства сигнализации (сигнальные патроны, осветительно-сигнальные патроны, морские сигнальные факелы).

Средства звуковой сигнализации – сирены, мегафоны, свистки, гудки, судовые колокола и туманные горны.

Сигнальные средства применялись со времен гребного флота для управления судами. Они были примитивными (барабан, зажженный костер, треугольные и прямоугольные щиты). Петр I, создатель русского регулярного флота, установил различные флаги и ввел специальные сигналы. Было установлено 22 корабельных, 42 галерных флага и несколько вымпелов. С развитием флота увеличилось и число сигналов. В 1773 г. в книге сигналов содержалось 226 донесений, 45 ночных и 21 туманный сигнал.

В 1779 г. русский механик изобрел “фонарь-прожектор” со свечой и разработал специальный код для передачи сигналов. В 19 – 20 вв. дальнейшее развитие получили средства световой связи - фонари и прожекторы.

В настоящее время таблица флагов Военно-морского свода сигналов содержит 32 буквенных, 10 цифровых и 17 специальных флагов.

ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОСВЯЗИ

В конце ХХ столетия широко распространена электросвязь – передача информации посредством электрических сигналов или электромагнитных волн. Сигналы идут по каналам связи – проводам (кабелям) либо без проводов.

Все способы электросвязи – телефон, телеграф, телефакс, Интернет, радио и телевидение схожи по структуре. В начале канала стоит устройство, которое преобразует информацию (звук, изображение, текст, команды) в электрические сигналы. Затем эти сигналы переводятся в форму, пригодную для передачи на большие расстояния, усиливаются до нужной мощности и «отправляются» в кабельную сеть или излучатся в пространство.

По дороге сигналы сильно ослабевают, поэтому предусмотрены промежуточные усилители. Их нередко встраивают в кабели и ставят на ретрансляторы (от лат. re – приставка, указывающая на повторное действие, и translator – «переносчик»), передающие сигналы по наземным линиям связи или через спутник.

На другом конце линии сигналы попадают в приемник с усилителем, далее их переводят в форму, удобную для обработки и хранения, и, наконец, они снова превращаются в звук, изображение, текст, команды.

ПРОВОДНАЯ СВЯЗЬ

Проводная связь до появления и развития средств радиосвязи считалась основной. По предназначению проводная связь делится на:

Дальнюю – для межобластной и межрайонной связи;

Внутреннюю – для связи в населенном пункте, в производственных и служебных помещениях;

Служебную – для руководства эксплуатационной службой на линиях и узлах связи.

Проводные линии связи часто сопрягаются с радиорелейными, тропосферными и спутниковыми линиями. Проводная связь из-за ее большой уязвимости (природные воздействия: сильные ветры, налипание снега и льда, грозовые разряды или преступная деятельность человека) имеет недостатки в применении.

ТЕЛЕГРАФНАЯ СВЯЗЬ

Телеграфная связь применяется для передачи буквенно-цифровой информации. Слуховая телеграфная радиосвязь – наиболее простой вид связи, обладающий экономичностью и помехозащищенностью, однако ее скорость низка. Телеграфная буквопечатающая связь имеет более высокую скорость передачи и возможность документирования принимаемой информации.

В 1837 г. идею Шиллинга развил и дополнил С. Морзе. Он предложил телеграфную азбуку и более простой телеграфный аппарат. В 1884 г. американский изобретатель Морзе ввел в эксплуатацию первую в США линию пишущего телеграфа между Вашингтоном и Балтимором протяженностью 63 км. Поддержанный другими учеными и предпринимателями, Морзе добился значительного распространения своих аппаратов не только в Америке, но и в большинстве европейских стран.

К 1850 г. русский ученый Борис Семенович Якоби

(1801 – 1874 гг.) создал прототип первого в мире телеграфного аппарата с буквопечатанием принимаемых сообщений.

Принцип действия пишущего электромагнитного телеграфного аппарата следующий. Под действием поступающих с линии импульсов тока якорь приемного электромагнита притягивался, а при отсутствии тока – отталкивался. На конце якоря был закреплен карандаш. Перед ним по направляющим при помощи часового механизма перемещалась матовая фарфоровая или фаянсовая пластинка.

При работе электромагнита на пластинке записывалась волнистая линия, зигзаги которой соответствовали определенным знакам. В качестве передатчика использовался простой ключ, замыкающий и размыкающий электрическую цепь.

В 1841 г. Якоби построил первую в России линию электрического телеграфа между Зимним дворцом и Главным штабом в Петербурге, а через два года новую линию до дворца в Царском Селе. Телеграфные линии состояли из зарытых в землю медных изолированных проводов.

Во время сооружения железной дороги Петербург – Москва, правительство настаивало на прокладке вдоль нее подземной телеграфной линии. Якоби предложил строить воздушную линию на деревянных столбах, мотивируя это тем, что нельзя гарантировать надежность связи такой большой протяженности. Как и следовало ожидать, эта линия, построенная в 1852 г., из-за несовершенства изоляции не прослужила и двух лет и была заменена воздушной.

Академиком были осуществлены важнейшие работы по электри-ческим машинам, электрическим телеграфам, минной электротехнике , электрохимии и электрическим измерениям. Он открыл новый способ гальванопластики.

Сущность телеграфной связи состоит в представлении конечного числа символов буквенно-цифрового сообщения в передатчике телеграфного аппарата соответствующим числом отличающихся друг от друга сочетаний элементарных сигналов. Каждому такому сочетанию, называемому кодовой комбинацией, соответствует какая-либо буква или цифра.

Передача кодовых комбинаций обычно осуществляется двоичными сигналами переменного тока, модулированными чаще всего по частоте. При приеме происходит обратное преобразование электрических сигналов в знаки и регистрация этих знаков на бумаге в соответствии с принятыми кодовыми комбинациями.

Телеграфная связь характеризуется надежностью, скоростью телеграфирования (передачи), достоверностью и скрытностью передаваемой информации. Телеграфная связь развивается в направлении дальнейшего совершенствования аппаратуры, автоматизации процессов передачи и приема информации.

ТЕЛЕФОННАЯ СВЯЗЬ

Телефонная связь предназначена для ведения устных переговоров между людьми (личных или служебных). При управлении сложными системами ПВО, железнодорожного транспорта , нефте - и газопроводами применяется оперативная телефонная связь, которая обеспечивает обмен информацией между центральным пунктом управления и управляемыми объектами, находящимися на расстоянии до несколько тысяч км. Возможна запись сообщений на звукозаписывающие устройства.

Телефон был изобретен американцем 14 февраля 1876 г. Конструктивно телефон Белла представлял собой трубку, внутри которой находился магнит. На полюсных наконечниках его надета катушка с большим числом витков изолированного провода. Против полюсных наконечников расположена металлическая мембрана.

Телефонная трубка Белла служила для передачи и приема звуков речи. Вызов абонента производился через эту же трубку при помощи свистка. Дальность действия телефона не превышала 500 м.

Миниатюрная цветная телекамера, снабженная микролампочкой, превращается в медицинский зонд. Вводя его в желудок или пищевод, врач исследует то, что раньше мог видеть только во время хирургического вмешательства.

Современное телевизионное оборудование позволяет контролировать сложные и вредные производства. Оператор-диспетчер на экране монитора наблюдает за несколькими технологическими процессами одновременно. Аналогичную задачу решает и оператор-диспетчер службы безопасности дорожного движения, следя на экране монитора за транспортными потоками на дорогах и перекрестках.

Телевидение широко применяется для наблюдения, разведки, контроля, связи, управления войсками, в системах наведения оружия, навигации, астроориентации и астрокоррекции, для наблюдения за подводными и космическими объектами.

В ракетных войсках телевидение позволяет осуществлять контроль за подготовкой к пуску и пуском ракет, наблюдение за состоянием агрегатов и узлов в полете.

На флоте телевидение обеспечивает контроль и наблюдение за надводной обстановкой, обзор помещений, техники и действий личного состава, поиск и обнаружение затонувших объектов, донных мин, аварийно-спасательные работы.

Малогабаритные телевизионные камеры могут доставляться в район разведки с помощью артиллерийских снарядов, беспилотных самолетов, управляемых по радио.

Телевидение нашло широкое применение в тренажерах.

Телевизионные системы, работающие в комплексе с радиолокационной, радиопеленгаторной аппаратурой, используются для обеспечения диспетчерской службы в аэропортах, полетов в сложных метеоусловиях и слепой посадки самолетов.

Применение телевидения ограничивается недостаточной дальностью действия, зависимостью от метеоусловий и освещенности, низкой помехоустойчивостью.

Тенденции развития телевидения – расширение диапазона спектральной чувствительности, внедрение цветного и объемного телевидения, снижение массы и габаритов аппаратуры.

ВИДЕОТЕЛЕФОННАЯ СВЯЗЬ

Видеотелефонная связь – объединение телефонной связи и замедленного телевидения (с малым числом строк развертки) – может быть осуществлена по телефонным каналам. Она позволяет видеть собеседника и показывать несложные неподвижные изображения.

ФЕЛЬДЪЕГЕРСКО – ПОЧТОВАЯ СВЯЗЬ

Производится доставка документов, периодической печати, посылок и личной корреспонденции при помощи фельдъегерей и подвижных средств связи : самолетов, вертолетов , автомобилей, БТР, мотоциклов, катеров и др.

КАЧЕСТВО СВЯЗИ

Качество связи определяется совокупностью ее взаимосвязанных основных свойств (характеристик).

Своевременность связи – способность ее обеспечить передачу и доставку сообщений или ведение переговоров в заданное время – определяется временем развертывания узлов и линий связи, быстротой установления связи с корреспондентом, скоростью передачи информации.

Надежность связи – ее способность безотказно (устойчиво) работать в течение определенного отрезка времени с заданными для данных условий эксплуатации достоверностью, скрытностью и быстротой. Существенное влияние на надежность связи оказывает помехоустойчивость системы связи, линий, каналов, которая характеризует их способность функционировать в условиях воздействия всех видов помех.

Достоверность связи – ее способность обеспечивать прием передаваемых сообщений с заданной точностью, которая оценивается потерей достоверности, то есть отношением числа знаков, принятых с ошибкой, к общему числу переданных.

В обычных линиях связи потеря достоверности в лучшем случае 10-3 – 10-4, поэтому в них применяются дополнительные технические устройства для обнаружения и исправления ошибок. В автоматизированных системах управления развитых стран мира норма достоверности составляет 10-7 – 10-9.

Скрытность связи характеризуется скрытностью самого факта связи, степенью выявления отличительных признаков связи, скрытностью содержания передаваемой информации. Скрытность содержания передаваемой информации обеспечивается за счет применения аппаратуры засекречивания, шифрования, кодирования передаваемых сообщений.

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ СВЯЗИ

В настоящее время совершенствуются все рода и виды связи и соответствующие им технические средства. В радиорелейной связи используются новые участки сверхвысокочастотного диапазона частот. В тропосферной связи принимаются меры против нарушений связи за счет изменения состояния тропосферы. Космическая связь совершенствуется на основе «стационарных» спутников-ретрансляторов с аппаратурой многостанционного доступа. Получает развитие и практическое применение оптическая (лазерная) связь в первую очередь для передачи больших объемов информации в реальном масштабе времени между спутниками и космическими кораблями.

Большое внимание уделяется стандартизации и унификации блоков, узлов и элементов аппаратуры различных назначений в целях создания единых систем связи.

Одним из основных направлений совершенствования систем связи в развитых странах является обеспечение передачи всех видов информации (телефон, телеграф, факсимиле, данные ЭВМ и др.) в преобразованном дискретно-импульсном (цифровом) виде. Цифровые системы связи обладают большими преимуществами при создании глобальных систем связи.

ЛИТЕРАТУРА

1. Информатика. Энциклопедия для детей. Том 22. М., «Аванта+». 2003.

2. У истоков телевидения. Газета «Физика», № 16 за 2000 г.

3. Крег А., Росни К. Наука. Энциклопедия. М., «Росмэн». 1994.

4. Кьяндская-, К вопросу о первой в мире радиограмме. Газета «Физика», № 12 за 2001 г.

5. Морозов изобрел, и на что получил патент Г. Маркони. Газета «Физика», № 16 за 2002 г.

6. MS – DOS - не вопрос! Редакционно-издательский центр «Ток». Смоленск. 1993.

7. Рейд С., Фара П. История открытий. М., «Росмэн». 1995.

8. Советская военная энциклопедия. М., Военное издательство Министерства обороны. 1980.

9. Техника. Энциклопедия для детей. Том 14. М., «Аванта+». 1999.

10. Туровский военной связи. Том 1,2,3. М., Военное издательство. 1991.

11. Уилкинсон Ф., Поллард М. Ученые, изменившие мир. М., «Слово». 1994.

12. Урвалов телевизионной техники. (О). Газета «Физика», № 26 за 2000 г.

13. Урвалов электронного телевидения. Газета «Физика», № 4 за 2002 г.

14. Федотов схемы О. Лоджа, Г. Маркони. Газета «Физика», № 4 за 2001 г.

15. Физика. Энциклопедия для детей. Том 16. М., «Аванта+». 2000.

16. Хафкемейер Х. Internet. Путешествие по всемирной компьютерной сети. М., «Слово». 1998.

17. У истоков радиолокации в СССР. М., “Советское радио”. 1977.

18. Шменк А., Вэтьен А., Кете Р. Мультимедиа и виртуальные миры. М., «Слово». 1997.

Предисловие … 2

Из истории средств связи … 3

Классификация связи … 5

Сигнальная связь … 6

Физические основы электросвязи … 7

Проводная связь … 7

Телеграфная связь … 8

Телефонная связь … 10

Телекодовая связь … 12

Интернет … 12

Оптическая (лазерная) связь … 14

Факсимильная связь … 14

Радиосвязь … 15

Радиорелейная связь … 17

Тропосферная связь … 17

Ионосферная радиосвязь … 17

Метеорная радиосвязь … 17

Космическая связь … 18

Радиолокация … 18

Телевизионная связь … 21

Видеотелефонная связь … 24

Фельдъегерско-почтовая связь … 24

Качество связи … 25

Перспективы развития связи … 25

Литература … 26

Ответственная за выпуск:

Компьютерная верстка: Пресс Борис