الگويي براي آيندهپژوهي در حوزه فناوري اطلاعات

انديشگاه شريف

(كليه حقوق مادي و معنوي اين اثر متعلق به موسسه آموزشي و تحقيقاتي صنايع دفاعي است)

چارچوبي براي درك پيشرفت فناوري اطلاعات

روزنامهها و ديگر رسانهها، داستانهاي هيجانانگيز بسياري دربارهي پيشرفتهاي فناوري مينويسند. افراد عادي غيرفني، يا حتي بسياري از متخصصان فناوري اطلاعات نيز از تشخيص ميزان اهميت اين پيشرفتها
ـ در زمينههايي همچون، كليدهاي نوري، فناوري فشردهسازي جديد و يا سيستم الكترونيكي انتقال بوي عطرـ ناتوانند.

آنچه در ادامه ميخوانيد، الگويي است از پيشرفت كلي فناوريهاي اطلاعات و ارتباطات؛ كه ابعاد سهگانهي بزرگتر آن (شكل شمارهي 1) در ابعاد نهگانهي كوچكتر تقسيمبندي شدهاند (شكل شمارهي 2)، اين الگو فضايي را ترسيم ميكند كه در آن، تمام پيشرفتهاي واقعي فناوري اطلاعات ديده ميشود.

هر راهحل كامپيوتري، دربردارنده كامپيوتري است (با قدرت مشخص) كه از الگوريتمهاي نرمافزارياي (با هوشمندي معين) بهره گرفته و از طريق مسيرهاي مشخصي به تعدادي كاربر معين دسترسي دارد. اصلاح و بهبود اينگونه راه حلها، از پيشرفت در يكي از ابعاد مذكور نشات ميگيرد (همانند نظام بانكداري "برخط"[1]).

پيشرفت در حوزهي قدرت، يا منجر به انجام تراكنشهاي بيشتري (برمبناي هزينهي سختافزاري مشخص) ميشود و يا منجر به تجربهي بهتري براي كاربر ميگردد (همچون زمان سريعتر گردش ميان كارها).[2]

پيشرفت در حوزهي هوشمندي، به يك سختافزار مشخص اين امكان را ميدهد تا عملكرد بهتري از طريق الگوريتمها و يا نرمافزارها داشته باشد؛ و در نتيجه يا تراكنشها را سريعتر يا "كاركردهاي پيچيدهتر و تخصصيتري"[3] (همانند آموختن سليقهها و ترجيحات كاربري) انجام دهد.

پيشرفت در حوزهي دسترسي، به آن معناست كه يا كاربران بيشتري به سيستم دسترسي مييابند (همانند دسترسي كاربران تلويزيون كابلي به اينترنت)، يا مكانهاي بيشتري براي دسترسي كاربران ايجاد ميشود
(مانند بهكارگيري تلفنهاي همراه همچون كامپيوترهاي شخصي)، و يا اينكه كاربران دسترسي دوستانهتري (راحتتر و سادهتري) خواهند داشت (مانند دسترسي به سيستم از طريق مكالمه به زبان انگليسي).

هر پيشرفتي كه در زمنيهي فناوري اطلاعات و ارتباطات روي دهد، در يكي (يا بيشتر) از اين طبقهبنديها قرار ميگيرد؛ و بهصورت تخصصيتر، هر پيشرفت در يكي از نه طبقهبندي شكل شمارهي 2 جاي ميگيرد.

قدرت

شكل 1. ابعاد سهگانهي پيشرفت فناوري اطلاعات

شكل 2. ابعاد نهگانهي پيشرفت فناوري اطلاعات

1. قدرت / پردازش

واحد پردازشگر مركزي (CPU) در قلب كامپيوتر قرار دارد و بديهي است كه چفدر سرعت آن براي كارهاي شديداً محاسباتي، حياتي است. به عنوان مثال, تغييروتحول دادهها همانند: مرتبسازي، تبديل قالب فايلها به يكديگر, بهعلاوه كارهاي چندرسانهاي مثل پخش تصاوير ويدئويي[4] و صوتي, و نيز قدرت پردازش ماليات.

بدين ترتيب، وظيفهي افزايش قدرت پردازشي تراشهها و افزايش كارايي توامان آنان در كنار هم، دغدغه اساسي بسياري از امور تحقيق و توسعهي تجاري و دانشگاهي ميباشد.

قانون مور، كه در سال 1965 توسط "گوردن مور"[5] از شركت اينتل به ثبت رسيد، نشان داد كه تعداد ترانزيستورهايي را كه ميتوان در يك "مدار مجتمع"[6] مشخص قرار داد، هر 12 ماه دو برابر ميشود. در سال 1975، او اين مدت را به 18 ماه تغيير داد[7]. اين بدان معناست كه يك تراشه ميتواند با دو برابر سرعت و دو برابر پيچيدگي، بالقوه عملكردي چهار برابر بهتر داشته باشد[8]. تاكنون به نظر ميرسد كه نظر او درست بوده باشد. ( به شكل شمارهي 3 نگاه كنيد).

هماكنون، بهنظر ميرسد كه محدوديتهاي فيزيكي در سطوح پايين، باعث ميشود كه قانون مور در
همهجا صدق نكند. به هرحال، فعاليتهاي تحقيق و توسعهي نوآورانهي فراواني وجود دارد كه ممكن
است به رشد سريع قدرت پردازش، شامل "محاسبات بيولوژيك" و "محاسبات كوانتوم" ـ كه واحد
اساسي پردازش را از الكترونها به DNAها و كوانتوم تغيير ميدهند ـ بينجامد. همچنين ظهور تراشههاي سهبعدي كه بيش از پيش لايههاي يك پردازشگر را بهصورت عمودي ميسازند، آسمانخراشهايي از واحد پردازش مركزي پديد ميآورند كه قادر به ايجاد قدرتي بسيار بالاتر در يك محدودهي فيزيكي واحد ميباشند.

از ديدگاه نرمافزاري، پيشرفتهاي پردازش موازي انبوه, به بسياري از كامپيوترهاي نسبتاً ارزانقيمت اين اجازه را ميدهد كه در كنارهم روي يك مساله كار كنند و اين امر، قدرت پردازش كل سيستم را افزايش ميدهد. باتوجه به ميزان فعاليتهاي تحقيق و توسعه جهاني، چنين بهنظر ميرسد كه قانون مورد همچنان پابرجا باشد و در بسياري از موارد صدق كند.

7500

5500

3100

1200

275

134

29

6

3.5

1997 1995 1993 1989 1985 1982 1978 1974 1972

10000

1000

100

10

0

شكل 3. قدرت واحد پردازشگر مركزي در گذر زمان

2. قدرت / منبع ذخيره

منبع ذخيره بهصورت حافظهاي روي كامپيوتر و يا ديسك سختي در درون كامپيوتر است. تقريبي معادل قانون مور، دربارهي منبع ذخيره نيز صدق ميكند (شكل شمارهي 4).

2000 1990 1980 1970 1960

10⁵

10⁴

10³

10²

10

1

0.1

^2-10

شكل 4. ظرفيتهاي ذخيره در گذر زمان

همگام با بزرگترشدن منابع، در طول زمان راههاي پيچيدهتري از اتصال منبع ذخيره به كامپيوترها و شبكهها ظهور كرد؛ كه شامل "آرايههاي افزونه از ديسكهاي ارزان"[9]، "منبع ذخيره متصل به شبكه"[10]، و نيز "شبكههاي ذخيرهسازي"[11] ميباشد. آخرين پيشرفتها، شامل ”اسكازي اينترنتي“ (iSCSI)، ”باند بينهايت“[12] و ”مجازيسازي منبع ذخيره“[13] ميشود. اسكازي اينترنتي يك روش براي شبكهايترساختنِ ذاتيِ دسترسي به منبع ذخيره ميباشد؛ در اين روش با استفاده از قالب اسكازي ("واسطهاي سيستمهاي كامپيوتري كوچك"[14]), پروتكلهاي اسكازي بستهاي (بستهمبنا) ميشوند. از اين طريق، درخواستها و پاسخهاي اسكازي در بستههاي پروتكل اينترنت (IP Packet) قرار ميگيرند تا انعطافپذيري منبع ذخيره را افزايش دهند. باند نامحدود يك روش پرسرعت قابلارتقا براي اتصال كامپيوترها به ابزارهاي منبع ذخيره ميباشد؛ و در اين ميان شركت اينتل گوي سبقت را از ديگران ربوده است. مجازيسازي منبع ذخيره به اين موضوع اشاره دارد كه براي ايجاد ديسكهاي مجازي ـ كه احتمالاً توسط برنامهها استفاده ميشوند ـ بيتهاي زيادي از منبع ذخيره را به سمت يك شبكه و يا اينترنت بكشانند. اهداف اين طرح عبارتند از: پنهانسازي محل ذخيره از كاربردهايي كه از آن بهره ميجويند (كه داراي منافع بالقوه زيادي است) بطوريكه بتوان به قابليت حركت هوشمندانهي منبع ذخيره (متناسب با فردي كه از آن استفاده ميكند) دست يافت.

در نهايت، يكي ديگر از توسعههاي تجاري در دنياي منبع ذخيره، پيدايش "ارايهكنندگان خدمات ذخيره"[15] ميباشد. اين بخش از كسب و كار، هماهنگ با مدل خدمات اينترنتي طراحي شده تا از طريق اينترنت به سازمان يا هريك از كاربران, فضايي براي ذخيرهي منبع اختصاص دهد. چنانچه هزينه و دردسترس بودن پهناي باند، در مقايسه با دراختيار داشتن و مديريت منبع ذخيره در منزل، معقول بوده و عملكرد آن نيز قابلقبول باشد، احتمالاً اين الگو، در آينده زمينه كسبوكاري فعالي خواهد بود.

3. قدرت / پهناي باند

سومين جنبه از قدرت يك راهحل فناوري اطلاعات، سرعتي است كه با آن، اجزا به يكديگر متصل ميگردند. انواع مختلف اتصال (از خانه، از تلفن همراه، از دفتر كار و از درون ادارهها) درحال افزايش است و تا جاي ممكن، از هر كدام از اين محيطها كنترلهايي صورت ميگيرد. شكل شمارهي 5، چهارگونه پهناي باند را نشان ميدهد.

شكل 5. انواع چهارگانهي پهناي باند

اتصال از خانه شاهد يك انقلاب بوده است. زماني نهچندان دور، رايجترين اتصال، پيوند 6/9 كيلوبيت به اينترنت يا اداره بود. تنها استفادهي عملي از اين سرعت، مبادلهي پيامهاي متني بود. هماكنون، مودمهاي 56 كيلوبيت درثانيه معمول هستند و بسياري از منازل نيز در حال رويآوري به اينترنتهاي كابلي و "دي.اس.ال"[16] هستند تا سرعتهايي در حد چند صد كيلوبيت تا چند مگابيت درثانيه را تجربه كنند. در چنين سرعتهايي، پخش مستقيم ويدئويي و دريافت