Devecz Ferenc Juhász Tibor Makány György Végh András INFORMATIKA 10. középiskolások számára Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest
Bevezetés A DIGITÁLIS KULTÚRA sorozat újabb kötete a középiskolák 10. osztályának közismereti informatika tantárgyához készült. Fejezetei bővebbek a jelenleg érvényes kerettantervnél, mert a középszintű érettségi követelményeit és a fokozatosan bevezetésre kerülő Nemzeti Alaptanterv előírásait is figyelembe vettük. A tankönyv szerkezete követi a 9. osztályos könyv felépítését. A gyakorlati jellegű fejezetek a tudnivalókat összetett feladatokon keresztül ismertetik, melyek megoldása során kihasználhatjuk a csoportmunka lehetőségeit. Általában egy ingyenesen felhasználható és egy, a középiskolákban jogtisztán rendelkezésre álló alkalmazást mutatunk be. A kiválasztott ingyenes alkalmazásoknak mind windows-os, mind linuxos változata letölthető a fejlesztő cég webhelyéről. Tankönyvünkhöz munkafüzet kapcsolódik, melyben sok gyakorlófeladat szerepel. A számonkéréshez feladatlapokat készítettünk. A tankönyv és a kapcsolódó kiadványok használatát a Nemzeti Tankönyvkiadó webhelyén olvasható tanári kézikönyv segíti. Az internetes kiegészítések az egyes fejezetekhez kapcsolódó példafájlokkal, illetve a munkafüzet és a feladatlapok forrásfájljaival együtt a http://www.ntk.hu címen találhatók. A tankönyv Információs társadalom fejezete bemutatja az informatika helyét, szerepét a modern társadalomban. Ismerteti az informatika fejlődését, korszakait. Az informatika fogalmát a számítástechnikánál tágabban értelmezi és használja. Kitér az IKT forradalmára, a technológiák társadalmi hatásaira. Elemzi az informatika jogi és etikai vonatkozásait csakúgy, mint az alkalmazásával járó veszélyeket. Röviden bemutatja a robotok alkalmazásait is. A Táblázatkezelés fejezet kiemelt figyelmet fordít az adattípusokra, a formátumokra, a biztonságos adatbevitelre. A fejezet kiemelkedő részét képezi a grafikonok kezelése. A függvények ábrázolásáról szóló rész igen hasznos és máshol nem olvasható tudnivalókat tárgyal. Az Adatbázis-kezelés fejezet ismerteti az adatbázisokhoz kapcsolódó alapfogalmakat, az adatbázisok típusait. Az alkalmazások kezelésén túl a fejezet bemutatja az adatbázisok kialakításának folyamatát és a normálformákat. Fontos szerepet szán az űrlapoknak, illetve az interaktív adatkezelésnek. Röviden ismerteti az SQL elemeit is. Az Algoritmusok és adatok fejezet a diákok mindennapi életéhez közelálló példákon keresztül mutatja be az algoritmikus gondolkodásmód elemeit, az algoritmusok leírásának eszközeit, a számítógépes megvalósítás módját. Ismerteti a legfontosabb elemi adattípusokat. Az összetett adatszerkezeteket a tömbök segítségével szemlélteti. A Visual Basic Script segítségével bepillantást nyújt az objektumok használatának rejtelmeibe. A Pascal-programok fordításához a Free Pascal fejlesztőeszközt javasoljuk, melynek mind windows-os, mind linuxos változata szabadon letölthető a www.freepascal.org webhelyről. A Visual Basic Script programok futtatásához a Jegyzettömbön és egy böngészőn kívül nincs szükség más segédeszközre. A Könyvtárhasználat fejezet a tanterv előírásainak megfelelően kitér a könyvtárak történetére, a dokumentumok csoportosítására, típusaira, a könyvtárak típusaira és szolgáltatásaira. Tárgyalja a katalógusok fajtáit, használatát, az Egyetemes Tizedes Osztályozás szerkezetét és szerepét. A tankönyvben szereplő fejezetek elsajátításához informatika feladatgyűjtemény nyújt további segítséget. A tankönyv és a kapcsolódó kiadványok, segédletek felhasználásához mind a diákoknak, mind a tanár kollégáknak jó munkát, kellemes tanulást kívánnak a szerzők A Calc és az Excel ikonja Az OpenOffice Calc és a Microsoft Office Excel programját használjuk a táblázatkezelés technikáinak megtanítására. Az OpenOffice mind windows-os, mind linuxos változata szabadon letölthetõ a http://hu.openoffice.org webhelyrõl. A Base és az Access ikonja Az adatbázisok kezeléséhez az OpenOffice Base, illetve a Microsoft Office Access programját használjuk. A Base az OpenOffice csomag részeként letölthetõ a http://hu.openoffice.org címrõl. A Free Pascal és a Visual Basic Script ikonja A Free Pascal letölthetõ a www.freepascal.org címrõl. 3
INFORMÁCIÓS TÁRSADALOM Az informatika fejlődéstörténete I. Információs korszakok A beszéd kialakulása Ismétlõ kérdések 1. Milyen elõnyöket hozott az írás alkalmazása a társadalomban? 2. Ki találta fel a nyomdát, és mi volt a jelentõsége? 3. Mit tud a morzetávíróról és a telefonról? Kik találták fel ezeket, mi a mûködési elvük? 4. Mire használhatóak a számítógépek? Soroljon fel néhány fontos területet! Ismert, hogy a közösségekben élő állatok is használnak jelrendszereket. Ezek segítségével kommunikálnak egymással a fajtársak, sőt esetenként különböző fajok egyedei is. Mai tudásunk szerint az emberré válás folyamatában fontos szerep jutott a beszélt nyelv kialakulásának. A viszonylag bonyolult emberi nyelv kifejlődését a nagy agyvelő és a folyamatos társas lét tette lehetővé. A beszéd a kapcsolattartás, a csoportszervezés, a közös munka és szórakozás legfőbb összekapcsoló kommunikációs eszközévé vált. A nyelv az ismeretek, történetek évtizedes vagy akár évszázados megőrzését is lehetővé tette, felhasználva az emberi agy viszonylag nagy memóriakapacitását és a gyakori újramesélés (ismétlés) technikáját. Az írás megjelenése Érdekességek Letûnt korok titkait rejtik az õsi írások. Nagy kihívás e régi írásoknak a megfejtése és értelmezése. Az egyiptomi hieroglifák jelentését például Jean-François Champollion (1790 1832) fejtette meg a Rosette-i bazaltkõ segítségével. A hieroglifákat tartalmazó követ Napóleon katonái találták meg árokásás közben Rosette falu határában, 1799-ben. A megfejtés lehetõségét a kövön található kétnyelvû felirat (görög és egyiptomi) adta. Rosette-i bazaltkõ A népes társadalmak és államok kialakulásával egyre több olyan adat keletkezett, amit nem volt értelme és nem is lehetett hosszú távra a memóriába vésni. Ki és mennyi adót fizetett a királynak? Mennyi a termés vagy az állandóan változó állatállomány? Ezeket az adatokat már érdemes volt egy megbízható és a memóriától, a személyektől lényegében független eszközön, adathordozón tárolni. Az írás kifejlődésével és használatával az ismeretek viszonylag függetlenné váltak az emlékezettől, az egyes személyektől, hiszen az adatok, történetek pontos felidézéséhez elegendő volt az írást elolvasni. Nem az adatok megjegyzése, hanem az írás-olvasás megtanulása vált elsődlegesen fontossá. Az ismeretek tárgyiasultak az adathordozón képekben és tárgyakban (képírás, csomóírás, arokkó, rózsafüzér) vagy elvontabb jelekben (ékírás, hieroglif írás, kínai írás, betűírás) kőben, fában, agyagtáblán, papíron az írott, rajzolt szövegben. Nagyon fontos az is, hogy az ember számára megjegyezhetetlenül sok adatot, tényt szó szerinti pontossággal lehetett könyvtárakban, irattárakban megőrizni. Az egyes ember gyakran tévedhet, elfelejthet dolgokat, vagy csak éppen nem jut eszébe, nincs mindig jelen két-három másik személy, aki javítja. Az írott szöveg azonban évszázadokig, évezredekig megmaradhat, lényegében változatlan formában. Ennek két következménye van. Rendkívül megnő az írott ismeretek biztonsága, az egyénektől (a szubjektumtól), a memóriától való függetlensége. Az írástudónak alaposan meg kell gondolnia, hogy mit ír, hiszen az írott szöveg eltávolodhat alkotójától, kikerülhet befolyása alól. Az adat sokszorozódhat, kezdetben a másolás, később a nyomtatás révén, aminek következtében nehezen javítható. Lehetővé vált az információcsere nagy távolságokon, például a levelezés révén. Az írás Ékírásos agyagtábla kialakulá- 4
sával az ember átlépte a közvetlen kommunikáció térben és időben szűk korlátait. Évtizedekkel vagy évszázadokkal korábban írott gondolatokat olvashatott, és sok száz kilométerre lévő barátaival levelezhetett. A kommunikáció legtöbbször több csatornán zajlik. Például egyszerre halljuk a szöveget és látjuk a beszélő arcjátékát, kézmozdulatait. Az írás lényegében láthatóvá (olvashatóvá) tett beszéd. Az írás a beszédet látható szimbólumsorokkal helyettesíti. Ezért az írás erős hidat teremtett a hallható (audio) és a látható (vizuális) kommunikáció között is. A nyomtatás elterjedése Az írás több évezredes gazdag és izgalmas fejlődéstörténetét nincs módunk áttekinteni. A fejlődés további lépcsőfokának tekinthetjük a nyomtatás megjelenését, kifejlesztését. Az írás technológiája ekkor elindult a gépesítés irányába. Ez azért fontos haladás, mert a gépesítés révén egyre inkább lehetővé vált az ismeretek gyors, olcsó és tömeges elterjesztése. A nyomtatás nagy tömegek számára hozzáférhetővé tette az olvasást. Az egy író sok olvasó (egy ð sok) modell kedvez a tömeges olvasásnak, jelentősen terjesztheti a tudást, a kultúrát, de magában hordja a tömegek manipulálásának lehetőségét is. Érdekességek A számítógépes alkalmazói jelrendszer bemeneti jelkészlete elsõsorban manuális (billentyûzet, egér) mûveletekre, kimeneti jelkészlete pedig vizuális (képernyõ) elemekre épül. Az alkalmazói nyelv ma még vizuális-manuális nyelv, de egyre nagyobb szerepet kapnak egyéb fontos jeltípusok is, például a hangjelek (beszéd), a 3D megjelenítés, és a gépi látás. Eredményes kísérletek folynak közvetlenül az agy elektromos jeleivel (EEG-jelek) történõ irányítással is. Az EEG 1 -jeleket a gondolatainkkal, érzelmeinkkel befolyásolhatjuk. Olyan ez, mint egy bonyolult titkosírás, amit egyszer talán valaki megfejt és akkor közvetlenül gondolattal kommunikálhatunk a számítógépekkel. 1 EEG elektroenkefalográf A 42 soros Biblia A távközlés forradalma Az egy író sok olvasó (egy ð sok) modellt erősítette a rádió és a tévé feltalálása is: egy sugárzó adó és sok hallgató. Ezt a felállást részben ellensúlyozza, hogy lehet sok író, sok kiadó és sok rádió- és tévécsatorna, de a lényegen ez nem sokat változtat. Ezek a médiumok nyilvánvalóan magukban hordozzák a tömegek központból irányított befolyásolásának, manipulálásának lehetőségét. Az elektromosság alkalmazása a távközlésben előbb a morzetávíró, majd később a telefon feltalálását eredményezte. A telefon a sok beszélő sok hallgató (sok ð sok) modellt valósította meg. A rádióhullámok alkalmazása, a vezetéknélküliség pedig még szabadabbá tette a távolsági kommunikációt. Az elektromos jelek rendkívül gyorsan továbbíthatók. Informatikai szempontból a távolságok megszűntek. Mindez csak előtörténete annak, amit a 20. század második felében a számítógép és az internet forradalma hozott az informatikában. Mielőtt erre rátérnénk, tekintsük át a számítógépek fejlesztésének történetét! Mobiltelefon 5 Ellenõrzõ kérdések és feladatok 1. Milyen elõnyökkel járt az írás kifejlesztése? 2. Milyen adatokat volt célszerû már az ókorban is írásban rögzíteni? 3. Miért tartjuk nagy találmánynak a nyomtatást? 4. Miért állíthatjuk, hogy informatikai szempontból a távolságok megszûntek (a telefon és a rádió elterjedése óta)? 5. Kiscsoportban készítsenek elõadást az ókori írásokról! 6. Készítsen kiselõadást a magyar rovásírásról! 7. Gyûjtsön forrásanyagot a telefon vagy a rádió feltalálásáról!
Az informatika fejlődéstörténete II. A számítástechnika kezdetei Ismétlõ kérdések 1. Ki találta fel a számológépet? 2. Ki volt Babbage és mit talált fel? 3. Mit tud az elsõ elektronikus számítógéprõl? Mint az előzőekben vázolt információs korszakokból jól látszik, egy erőteljesen gyorsuló fejlődést tapasztalhatunk. A következőkben részletesebben is áttekintjük a számítástechnika történetét, fejlődését és szerepét az információs társadalomban. A számítástechnika kezdeteit a mechanikus golyós számológépek megjelenésével szokták datálni. Az abakuszt már i. e. 2000-ben használták. A szorobánnal pedig Ázsiában még a 20. században is sokan számoltak. A mechanikus számológépek A csillagászat amelynek fontos szerep jutott az óceánokat járó hajók navigálásában is egyre több számítást igényelt, ezért egyre többször merült fel a számológépek gondolata. Mechanikus fogaskerekes számológépet először a német Wilhelm Schickard (1592 1635) thübingeni csillagász készített, 1623-ban. Ez a gép az összeadást és a kivonást teljesen, a szorzást és az osztást részben automatizálta. Blaise Pascal (1623 1662) összeadó-kivonó számológépeket készített (1642 1644). A viszonylag fejlett óratechnika alkatrészeit használta a gépek összeépítéséhez. A meglévő, illetve a később mások által gyártott számológépek még ma is működőképesek. Pascal apja királyi adószedő volt, akinek sokat kellett számolnia, így a fiú megkönnyítette apja munkáját. Gottfried Wilhelm Leibniz (1646 1716) tudós matematikus 1671-ben megalkotta az első négy alapművelet elvégzésére alkalmas Pascal összeadó gépe számológépet. Az automaták fejlődése Jacquard szövõszéke Az automaták működése, és így a számológépeké, sőt a programozható számítógépeké is azon a felismerésen alapul, hogy sok feladat megoldható egyszerű, mechanikusan elvégezhető műveletek sorával, amely nem igényel semmiféle gondolkodást (ha egyszer már összeállították), így rábízható egy pontosan és megbízhatóan működő gépre is. Falcon (1728-ban) végtelenített lyukasztott kartonlapokkal már szövőszékeket vezérelt. Joseph Marie Jacquard (1752 1834) lyukkártyás vezérlésű szövőszéket talált fel (1805 1810). A lyukkártya bináris sorok formájában tárolta az utasításokat, 6
INFORMÁCIÓS TÁRSADALOM amelyek egy minta szövését eredményezték. A hasonló elven tároló papír lyukkártyák az elektronikus számítógépek korában (az 1970-es évekig) is fontos szerepet játszottak. Charles Babbage (1792 1871) a számítógép atyja, angol matematikus, aki a hajók navigációs táblázatain dolgozott. Differenciagépe (Difference Engine) mechanikus számológép lett volna (1822 1833), teljesen soha nem készítette el. Analitikus gépe (Analitical Engine) általános célú programozható mechanikus analitikus számítógép (1833), amely a következő fő részekből állt: vezérlőmű, számolómű, szám- és programtároló, lyukkártyacsomag a műveleteknek (program), lyukkártyacsomag az adatoknak, Babbage differenciagépe nyomtatási lehetőség. Megállapítható, hogy Babbage gépe rendkívül hasonlít a Neumann-elv alapján, több mint egy évszázaddal később készült elektronikus számítógépekhez. Elektromechanikus gépek Herman Hollerith (1860 1929) lyukkártyás adatfeldolgozó berendezést épített, amellyel az 1890-es amerikai népszámlálás adatait dolgozták fel. A polgárok adatait egy-egy lyukkártya tartalmazta. Konrad Zuse (1910 1992) berlini mérnök elektromos jelfogókkal működő számítógépeket épített (1938 1941 közötti években). Augusta Ada Byron (1815 1850), Lord Byron lánya barátja volt Babbage-nek, aki sokat dolgozott egy mechanikus számítógép, az analitikus gép megépítésén. Ada Byron sok kiváló ötlettel segítette Babbage-et. Az elsõ programozónõnek tekinthetõ, hiszen programokat is írt a gépre. Azt mondhatjuk, hogy az analitikus gép úgy szövi az algebrai mintákat, mint Jacquard szövõszéke a virágokat és leveleket írta Ada Byron. Az elektronikus számítógép ENIAC (1946) A II. világháború alatt Amerikában építették meg (1943 1946) az első, valóban elektronikus elektroncsöves számítógépet. Az ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer): 5000 összeadás/s sebességgel számolt, tízes számrendszerben dolgozott, 18 ezer elektroncsövet és 1500 jelfogót tartalmazott, 30 tonna a tömege, 33 méter a hossza, 3,3 m magas és 1 m széles. Az adattárolás lyukkártyákon történt, de még (10 jegyű előjeles) decimális számokat használt. Az USA Hadügyminisztériuma támogatásával a Pennsylvaniai Egyetem Moore Intézete fejlesztette ki (John William Mauchly fizikus és John Presper Eckert elektromérnök). Az ENIAC a mai gépekhez viszonyítva nagyon megbízhatatlan volt, átlagosan negyedóránként meghibásodott, általában valamelyik elektroncső égett ki. ENIAC 7
Neumann-elv (1945) Boole-algebra (1848) Az állítások, következtetések és bizonyítások mindig nagy szerepet játszottak a tudományokban. George Boole (1815 1864), a matematikai logika megalapozója, jelentõsen hozzájárult a mai digitális számítógépek elvi alapjainak tisztázásához. Boole matematikus dolgozta ki a formális logikai mûveletek axiomatikus alapjait. A mai digitális számítógépek is a Boolealgebra alapján végzik a számítási mûveleteket. Tavaly tanultak a logikai mûveletekrõl (operátorokról), logikai táblákról (ÉS, VAGY, NEM, XOR, NAND), ha ezt a könyvsorozatot használták. Ellenõrzõ kérdések és feladatok 1. Mit talált fel az informatika területén Blaise Pascal? 2. Könyvtárban vagy az interneten keressen adatokat Blaise Pascalról! 3. Könyvtárban vagy az interneten nézzen utána, ki volt Gottfried Wilhelm Leibniz! 4. Milyen találmányon dolgozott Charles Babbage? 5. Mikor építették az ENIAC-ot? Mit tud róla? 6. Ismertesse a Neumannelvet! 7. Készítsen kiselõadást a számítástechnika történetének egy nevezetes eseményérõl! A számítógép felépítése kapcsán már tanulhattunk a Neumann-elvről. A tárolt programú, soros működésű elektronikus számítógép elvi alapjait mások munkáira támaszkodva a magyar származású Neumann János (1903 1957) írta le 1945 júniusában. 1. Az adatok és a programutasítások binárisan kódoltak legyenek. Mindenféle jel (adat és utasítás) binárisan kódolható, digitalizálható. A bináris ábrázolás és adatfeldolgozás könnyen megvalósítható digitális áramkörökkel. 2. Az adatok és a programok ugyanabban a belső, gyors, elektronikus címezhető memóriában legyenek (operatív tár). Az adatok és a programok a memóriában egymástól elkülönített területeken helyezkednek el. 3. A programok felépítése független legyen a számítógép hardverének felépítésétől. Így nagyon sokféle feladat megoldására lehet programozni ugyanazt a gépet. Az analóg számítógépekre ez a megállapítás nem jellemző. 4. A számítógépben legyen egy elemi aritmetikai-logikai műveleteket végrehajtó egység és egy vezérlőegység. Legyen soros működésű, azaz a program egyes utasításait egymás után hajtsa végre. Az áramköri integráltság óriási fejlődésének következtében (százmillió tranzisztor egy lapkán) egyre több egység kerül egyetlen mikroprocesszor lapkára. Ma már egy órajel alatt több műveletet végeznek a processzorok. Általánossá váltak a párhuzamosan dolgozó, többprocesszoros (néha nagyon sok processzort tartalmazó) gépek, ezek már nem tekinthetők a klasszikus Neumann-elven működő számítógépeknek. 5. Természetesen a számítógépnek rendelkeznie kell bemeneti és kimeneti egységekkel is, amelyek átviszik a kódolt adatokat és a programot. Ehhez külső adathordozót, rögzítőközeget is alkalmazni kell. Neumann János és az EDVAC A program utasításainak fajtái: Aritmetikai utasítások (számítási műveletek). Logikai műveletek. Ugró utasítások (ha az utasításokat nem a memóriában tárolt sorrendben kell végrehajtani). Adatátviteli utasítások. Egyéb utasítások (például várakozás, programmegszakítás). Összefoglalva: felépítés szempontjából a Neumann-féle számítógép öt funkcionális egységből áll. Vezérlőegység, aritmetikai egység, memória, bemeneti és kimeneti egységek, beleértve a háttértárakat, adathordozókat is. A Neumann-elv alapján az első gépet a Pennsylvaniai Egyetemen építették meg 1944 1952 között, a neve: EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Calculator elektronikus, különváltozós, automatikus számológép). 8
INFORMÁCIÓS TÁRSADALOM Az informatika fejlődéstörténete III. Számítógép-generációk és az internet A számítógép-generációkat, a használt technológia és technikai megoldások alapján szokás csoportosítani, egyre fejlettebb generációkba sorolni, amelyek egyre nagyobb számítási és adattárolási teljesítményt jelentenek. (Természetesen egy generáción belül is léteznek kis, közepes és nagy gépek.) 0. generáció (1945 előtt) Ismétlõ kérdések 1. Mi az elektroncsõ, a tranzisztor és a mikroprocesszor? 2. Hogyan határozná meg röviden a számítógép fogalmát? Mi a számítógép? 3. Mit jelent az internet szó? A XX. században egyre többen építettek elektromechanikus, programozható számológépeket. Kapcsolókkal vagy jelfogókkal és vezetékekkel logikai áramkörök építhetők, amelyek alkalmasak a logikai műveletek elvégzésére, modellezésére. Logikai műveletekből pedig szinte bármilyen művelet összeállítható. Németországban Konrad Zuse 1938 1941-ben készített jelfogós, programozható, digitális számítógépeket, amelyeket Z1, Z2, Z3-nak nevezett. Az Amerikai Egyesült Államokban H. Aiken 1944-ben a Harvard Egyetemen szintén relés gépet épített, a MARK I-et. Ezek sebessége kb. 300 művelet/s volt, ami igen gyorsnak számított abban az időben. I. generáció Az első generációs gépekben elektroncsöves áramkörök végezték az aritmetikai és logikai műveleteket, illetve a különböző vezérlési feladatokat. Az elektroncső árammal vezérelhető kapcsolónak tekinthető, hasonlóan a reléhez, de sokkal gyorsabb. Operatív memóriának ferritgyűrűs tárolókat alkalmaztak. A műveleti sebesség néhány ezer összeadás per másodperc volt. A gépek nagy helyet igényeltek és sok energiát fogyasztottak. Lassú perifériákkal rendelkeztek, például lyukszalagos vagy lyukkártyás egységekkel. Programozásuk általában bináris kódban (gépi kód) történt, de később megjelentek a magas szintű nyelvek is: Algol (1955), és műszaki számításokhoz a Fortran (1957). Az első ilyen gép az ENIAC (1946. USA) volt. Az első olyan gép, amelyik a Neumann-elv alapján készült az EDVAC (1944 1952) volt. (Kereskedelemben vásárolható rendszerek voltak: IBM 650, 701, 704; URAL I. II.) Konrad Zuse és a Z3 II. generáció A második generációs gépekben félvezető áramköröket, diódákat és tranzisztorokat alkalmaztak. Ezek helyettesítették az elektroncsöveket és a jelfogókat. Jelentősen csökkent a gépek energiafelhasználása (hőtermelése) és mérete. Nőtt a megbízhatóságuk, ugyanis a tranzisztor sokkal (milliószor) ritkábban hibásodik meg, mint az elektroncső. A méretcsökkenés következtében nőtt a műveletvégzés sebessége is. A gépek mintegy 100 000 összeadást végeztek másodpercenként. Operatív memóriának nagy kapacitású ferritgyűrűs 1 tárolókat alkalmaztak. Elterjedtek a mágnesszalagos és mágneslemezes egységek, és a magas szintű programnyelvek: Fortran, Algol, Cobol. Megjelentek a fejlettebb operációs rendszerek. (Néhány képviselőjük: IBM 1620, 1401) Az ENIAC programozása Érdekességek Turing-gép (1936) Alan Mathison Turing matematikai eszközökkel bebizonyította, hogy az általa kigondolt automata néhány nagyon egyszerû mûvelet elvégzésére és adattárolásra képes gép megfelelõen programozva gyakorlatilag bármilyen számítás elvégzésére alkalmas, tehát univerzális. 1 A ferritgyűrű kis mágnesezhető gyűrű. A gyűrű az óramutató járásával megegyező vagy ellentétes irányba mágnesezhető, így éppen egy bit tárolására alkalmas. 9
III. generáció (1964-től) A harmadik generációs eszközökben elkezdték alkalmazni az integrált áramköröket (IC). A méretek folyamatosan csökkentek, mivel egy szilíciumlapka nem egy tranzisztort, hanem a tranzisztorok sokaságát tartalmazta. Nőtt a műveleti sebesség (500 000 összeadás/s). Megjelentek a rajzológépek, a grafikus monitorok, az egyidejűleg több programot futtató (időosztásos üzemmód) és több felhasználót kiszolgáló operációs rendszerek. Tovább csökkent az ár/teljesítmény arány, a számítógépeket elkezdték széleskörűen alkalmazni. Nagy kapacitású (10 20 MB) közvetlen hozzáférésű mágneslemezes háttértárakat alkalmaztak. Kemény János kidolgozta a BASIC programnyelv alapjait (1965). Dinamikus fejlődés indult meg. (Például az IBM S-360 gépcsalád a felhasználó igényei szerint vásárolható kiépítéssel és szoftverekkel került forgalomba.) IV. generáció (1975-től) A negyedik generációs eszközökben nagy integráltságú áramköröket (VLSI), mikroprocesszorokat alkalmaztak. Nőtt a sebesség (10 millió művelet/s). Kifejlesztették a nagyon gyors szuperszámítógépeket. (Képviselőik: IBM 308x, CRAY 1. CDC CYBER 205...) Megjelentek a mikroszámítógépek is, illetve a személyi számítógépek, ezeket BASIC nyelven viszonylag könnyen lehetett programozni (Altair, Apple, Commodore, Atari, IBM...). Jelentősen csökkent az ár/teljesítmény arány, óriásira nőtt a kereslet. A PC-khez kifejlesztették a flopikat, nyomtatókat, merevlemezt, CD-t... Lehetővé vált a tömegtermelés. V. generáció Az ötödik generációs eszközökre jellemző a párhuzamos architektúra, egy gép, sok processzor. Exponenciálisan tovább nő a processzorok integráltsága (ma már több százmillió tranzisztor/lapka), a memóriák mérete és a háttértárak kapacitása. Általánossá váltak a hálózatok, illetve a gépek közötti kommunikáció. Rendkívül sokféle magas szintű programnyelv létezik. Tudásalapú intelligens alkalmazásokat fejlesztenek. Természetesen a miniatürizálás és a teljesítménynövelés nem folytatható akármeddig. A mai technológiák már 100 nanométer alatt vannak. Néhányszor tíz atomátmérőnél (ez néhány nanométer, 1 nm = 0,000 000 001 m) kisebb kapcsolóelem vagy vezeték már nem építhető. Ez meghatározza a maximális kapcsolási sebességet, ami közvetve a számítási teljesítményt is befolyásolja. Az internet története Az USA védelmi minisztériuma olyan számítógép-hálózat építését tűzte ki célul, amelynél alapkövetelmény volt, hogy a számítógépek akkor is kommunikációképesek legyenek egymással, ha egy részük és a vonalak egy része támadás következtében tönkremegy. Követelmény volt az is, hogy a hálózat ne függjön egyetlen központi számítógéptől. 1969-re kifejlesztették az ARPANET (Advanced Research Agency) számítógép-hálózatot. Minden gép több másikkal volt összekötve. Ha egy vezeték megsérült, az adatcsomag más úton a hálózatban még célba érhetett. A rendszer az 1970-es években gyorsan bővült, különösen azon egyetemek és kutatóintézetek között, amelyek a katonai kutatásban részt vettek. 1983-ban a katonai célú hálózatot (MILNET) leválasztották a polgári hálózatról. Ekkorra már más országok hálózataival is kiépült a kapcsolat. (Az internettel egy időben más elven működő nagytávolságú hálózatok is működtek.) 10
INFORMÁCIÓS TÁRSADALOM A polgári hálózathoz egyre több hálózat kapcsolódott és kezdték internetnek nevezni. Az 1989-es rendszerváltásig a volt szocialista országok nem fértek hozzá az embargós számítástechnikai termékekhez. Így az internetre sem lehetett csatlakozni. Az internet TCP/IP protokollt 1 használ (Transmission Control Protocol/Internet Protocol). A TCP/IP a továbbításra kerülő adatokat csomagokra bontja, és címkékkel látja el. A csomagokból a végállomáson kell összeállítani az eredeti adathalmazt. A csomag a gépek közötti lehetséges utakon önállóan halad, és minden forgalomirányító (továbbküldő) számítógép önállóan dönti el, hogy merre küldje tovább. Ha egy vonal leterhelt, akkor egy másik megfelelő úton küldi tovább. A csomag néha kerülő úton, de elér a célállomásra. Így előfordulhat, hogy a csomagok nem a megfelelő sorrendben érkeznek meg, de a célállomáson az IP helyes sorrendbe rakja őket. Hogyan lehet megcímezni az adatcsomagokat? Az interneten minden számítógépnek van egy 32 bites (4 byte) azonosító száma, ez az IPcím. Az IP-címet általában névvel látják el, ezt nevezzük domén (domain) névnek. Timothy Berners Lee az Európai Részecskefizikai Intézetben (1989 1991) dolgozta ki a World Wide Web elgondolását. Dokumentumleíró nyelvet (HTML) használ, amely hipertext dokumentumok kezelésére alkalmas, az internet számítógépein HTML dokumentumok halmaza hordozza az adattartalmat, http hipertext-továbbító protokollt alkalmaz a szolgáltatáshoz, a http dokumentumot megjelenítő böngésző van a gépeken. Lee eredeti célja a tudományos közlemények közreadásának tökéletesítése volt, de tisztában volt a technológia kommunikációs lehetőségeivel. Az internet sok szolgáltatásának csak egyik módja a web. A Nemzeti Tankönyvkiadó Zrt. honlapja 1 Protokoll = eljárások, folyamatok lépéseinek előírása Ellenõrzõ kérdések és feladatok 1. Melyek a számítógép-generációk legfõbb jellemzõi? 2. Eredetileg milyen célkitûzésekkel építették az internet elõdjét, az ARPANET-et? 3. Milyen protokollt használ az internet? 4. Mit jelent a http? 11
Az informatika fejlődéstörténete IV. Az Információs és Kommunikációs Technológia (IKT) forradalma Ismétlõ kérdések 1. Mit jelent az IKT? 2. Milyen fejlõdési irányokról hallott, olvasott az IKT területén? 3. Mit tud a mikroprocesszorokról? 4. Mit jelent a széles sávú internet? Érdekességek Ha atomi méretû (nanotechnológiás) elemekbõl építenénk számítógépet, arra már a kvantumfizika (kvantumelektronika) törvényei lennének érvényesek. Ezek a törvények nagyon különböznek a makroszkopikus fizikában érvényes klasszikus törvényektõl. A mai adattárolás és -feldolgozás a bináris jeleken alapul, amelyek 1 vagy 0 értéket vehetnek fel. Más eset nem létezik. A kvantumbitek azonban lehetnek 1-nek és 0-nak a szuperpozíciói, tehát egyszerre mindkét állapotot felvehetik. Elképzelhetõ, hogy a kvantumbitekkel (qubit) és a kvantumlogikai kapukkal más mûveletek valósíthatók meg, mint a hagyományos logikai kapukkal. Ezekkel olyan problémák is megoldhatónak látszanak, amelyek megoldása a hagyományos gépekkel reménytelen vállalkozás lenne. Jelenleg a tudomány és a technológia még messze van attól, hogy univerzális kvantumszámítógépet építsen. A számítógépek forradalma Amint az előzőekben láttuk, a mechanikus összeadógépek feltalálása az 1600-as években óriási lépés volt a (szellemi) műveletsorok, algoritmusok gépesítésének irányába. Igazi áttörést azonban itt is az elektromosság hozott, pontosabban a programozható elektronikus számítógépek, az 1940-es években. Az algoritmikus gondolkodási, adatfeldolgozási folyamatok tárgyiasultak a számítógépeken futó programokban. Ez az elvileg fontos tény a gyakorlatban azért vált nagyon jelentőssé, mert az elektronikus számítógépek hihetetlen gyorsan végzik a műveleteket, és az elmúlt hat évtizedben egyre gyorsabbak és összetettebbek lettek. Tehát bizonyos (szűk!) szempontból rendkívüli módon túlszárnyalják az emberi képességeket. A számítógépek és az alkalmazások nagy száma ma már nem a programozást (algoritmizálást) kívánja meg a hétköznapi embertől, hanem az alkalmazások ésszerű kiválasztásának és használatának képességét. (Hasonlóan ahhoz, ahogyan az írás elterjedésével már nem az adatok, ismeretek megjegyzése, hanem az írni-olvasni tudás képessége vált fontossá.) Az adattárolásnak és -feldolgozásnak új számítógépes formái alakultak ki. Társadalmi szempontból nem az egyre nagyobb teljesítményű gépek hoztak áttörést, hanem a mikroszámítógépek hihetetlen mértékű elterjedése, elsősorban a tanuló fiatalok körében a 80-as években. Ez nemcsak lehetővé, de szükségessé is tette az ember-gép kommunikáció ugrásszerű fejlődését. (Már nemcsak programozással és parancsokkal lehetett a géppel kommunikálni, hanem emberközelibb módon.) A személyi számítógépek tömeges használatának egyik következménye, hogy kifejlődött egy könnyen tanulható jelrendszer, amely megkönnyítette a programokkal való kommunikációt, ez aztán tovább fokozta a használhatóságukat, és így az elterjedésüket. Az internet behálózta a világot A 20. sz. vége felé rendkívül sok számítógépet használtak már a fejlett országokban, többnyire kisebb-nagyobb hálózatokba kötve, hogy megkönnyítsék a gépek közötti kommunikációt és az erőforrások gazdaságos kihasználását. Az Amerikából kiinduló internet (hálózatok hálózata) végül behálózta az egész világot. A gyors fejlődéshez jelentősen hozzájárult az elektronikus levelezés számos előnye, gyorsasága, olcsósága a hagyományos levelekkel szemben, valamint a world wide web technológia elterjedése. Új kommunikációs hálózat született, a sok egyedi számítógép világméretű hálózatokba kapcsolásával. Az internet, a telefonhoz hasonlóan, a sok beszélő sok hallgató (sok ð sok) modellt valósítja meg. Az interneten a web már kevésbé szimmetrikus, de itt is igaz a sok webhely nagyon sok felhasználó képlet. Az utóbbi években éppen a sok ð A Föld és az internet sok 12
INFORMÁCIÓS TÁRSADALOM modell fejlődik erősen. Ezt a jelenséget új névvel is ellátták, web 2.0-nak nevezik (Dale Dougherty és Craig Line). A web 2.0 olyan koncepció, amelyre az alábbiak a jellemzőek: radikálisan sok tartalomfeltöltő és tartalomszolgáltató (blog, vlog, azaz videoblog, honlap...), sokan és szabadon dolgoznak egy-egy alkotáson (pl. Wikipedia közösségi lexikon), egyszerű kezelői felület és stabil infrastruktúra, új technológiai megoldások. Technológiai trendek Az informatikai iparban évtizedek óta erős fejlesztés folyik, újabb és újabb hardverelemek készülnek, és ezek kapacitása az időben növekszik. Gordon Moore az Intel egyik alapítója már negyven éve leírta: az egy csipbe épített tranzisztorok száma kb. másfél évente megduplázódik. A Mooretörvény szerint kb. 18 havonta (egyesek szerint kétévente) megkétszereződik a gyártott mikroprocesszorok teljesítménye, valamint a merevlemezek és a memóriák kapacitása, Processzorlapka változatlan ár mellett. A mai kapcsolóelemek mérete már elérte a 65 nanométert. (Például az Intel gyártmányú Extreme Edition 965 típusú processzor 3,73 gigahertzen működik, 367 millió tranzisztort tartalmaz és 65 nm-es gyártástechnológiával készült.) Ez a miniatürizálás talán egy nagyságrenddel még tovább folytatható. Az exponenciális fejlődés azonban biztosan tarthatatlan lesz. Az utóbbi két évtizedben jelentősen fejlődtek és terjedtek: a személyi számítógépek és a grafikus operációs rendszerek, a nagy hálózatok és a hálózati kommunikáció lásd internet és általánossá vált a mobilkommunikáció. Az információs társadalom technológiai alapjainak meghatározó részrendszere az internet és a hozzá kapcsolódó médiumok és technológiák lettek. Az internetet használók száma 2005-ben átlépte a bűvös 1 milliárdot, a mobiltelefonálók száma pedig meghaladta a 2 milliárdot. Az internethasználók százalékos aránya (2005- ben) a legnagyobb Észak-Amerikában (68%), Ausztráliában (53%), és Európában (37%) volt 1. A széles sávú (Mbit/s nagyságrendű), azaz nagy adatáramra képes internetkapcsolat több és jobb minőségű szolgáltatást közvetít, mint a hagyományos, ezért egyre jobban terjed. A széles sávú kapcsolatok abszolút száma terén az USA, Kína, Japán és Dél-Korea áll az élen. E kapcsolatok százalékos arányát tekintve azonban Dél-Korea, Hollandia és Dánia a világelső. A drótnélküli kapcsolatokat lehetővé tevő és kiszolgáló készülékek; mobiltelefonok, PDA-k, laptopok száma is tovább nőtt. Jelentős digitalizálási projektek zajlanak, ezek gyakorlatilag minden írott és egyéb adatot előbb-utóbb digitálisan is elérhetővé tesznek. Ezzel párhuzamosan pedig sok új digitális anyag, alkotás születik. Az online közösségek megfelelő, korszerű technológiai hátteret használva a tartalomszolgáltatás terén robbanásszerű változásokat hoztak (web 2.0). Általánossá válik a weben a sok tartalomszolgáltató ð sok felhasználó modell. A netnek ezt a kollektív tudásmegosztáson és tartalomfejlesztésen alapuló új felépítését, struktúráját nevezzük web 2.0-nak. 1 Forrás: Internet World Stats (www.internetworldstats.com) 13
(A Wikipedia angol nyelven több mint 3 millió szócikket tartalmaz és több mint 280 nyelven létezik. 2011-ben csak a domén bejegyzések száma 21 millió volt a világon.) Az interneten robbanásszerűen megnőtt a beszélgetések száma (VoIP) is, a vezetékes telefon lassan háttérbe szorul. Óriás világcégek fejlődnek ki. Például a Google internetes kereső egy kis cégből pár év alatt több milliárd dollár piaci értékű, sok szolgáltatást nyújtó céggé fejlődött. (Larry Page és Sergey Brin alapította 1998-ban.) Ellenõrzõ kérdések és feladatok 1. Az informatikának milyen korszaka(i) jellemzik a 20. század második felét és a 21. század elejét? 2. A kommunikációs lehetõségek szempontjából hogyan jellemezné az internetet? 3. A Moore-törvény szerint milyen jellegû a számítástechnikai ipar fejlõdése? 4. Mit jelent a web 2.0? 5. Milyen (IKT) technológiai trendeket figyelhetünk meg a mai információs társadalomban? A pozitív tendenciák mellett jelentkezik az IKT árnyoldala is. A vírusok mellett nagy kihívást jelentenek a kémprogramok, és sok bosszúságot okoznak a kéretlen levelek, a spamek. A kémprogramok nem vírusok, de nehéz beazonosítani őket. A rosszindulatú programok képesek adatokat gyűjteni a felhasználók szokásairól, és azok tudta nélkül eljuttatni másokhoz. A kémprogramokat terjesztő weboldalak száma több százezer, ma már nagyobb veszélyt jelentenek a hagyományos vírusoknál is. Viszonylag új vírusok az instant messenger (IM) vírusok, ezek az azonnali üzenetküldőket támadják. A legtöbb kártevőt a Messengeren való terjedésre készítették fel. A korszerű információs technológiák a társadalom egyes alrendszereit jelentősen átalakították. Kezdetben az 1950-es, 60-as években csak a természettudományokat és a műszaki tudományokat (fizika, matematika, csillagászat, villamosságtan,...), később a gazdaság szinte minden területét. Korábban nem létező szakmák jelentek meg, illetve sok szakma a számítógép alkalmazása révén nagymértékben átalakult. Egyre több gépi intelligenciával ellátott, illetve speciális számítógépet tartalmazó technikai eszköz, rendszer jelenik meg a piacon. Köztük olyanok is, amelyekhez korábban hasonló sem létezett, például mobiltelefon, mp3 lejátszó vagy robot. 14
INFORMÁCIÓS TÁRSADALOM Az információs társadalomról Az informatikai technológiák társadalmi hatása Az előzőekben láthattuk az informatikai technológiák legújabb fejlődéstörténetének néhány kiemelt vonását. Megfigyelhettük a fejlődési trendeket nemcsak a hardver, hanem a szoftver vonatkozásában is. Kérdés, hogy a technológiák önmagukban képesek-e megváltoztatni a társadalom berendezkedését, működését, vagy az informatikai ipar csak a lehetőségét teremti meg egy mélyebb tudományos-gazdasági és társadalmi változásnak. Kérdés az is, hogy mennyiben változik meg a kapitalizmus termelési és elosztási rendszere. Vitassák meg ezeket a kérdéseket a csoportban! A változás már bizonyosan elkezdődött, a kialakuló, viszonylag új társadalmat nevezik információs társadalomnak. Castells információs társadalom elmélete Manuel Castells (1996 1998) az információs társadalomról alkotott modelljében 1 a következő jellemzőket tartja fontosnak: Az információs társadalom létrejöttét az információs technológiák forradalma tette lehetővé, a mindent átható számítástechnika és az internet létrehozása. Az adat és az információ előállítása, termelése, feldolgozása, forgalmazása és fogyasztása alapvető termelési móddá vált. Az információ legkülönbözőbb tartalommal és formában áruvá vált. Az információs társadalom a kapitalizmus fejlett formája. Az informacionális kapitalizmusnak jellemzője a gazdasági tevékenységben a rugalmasság, a menedzsment nagyobb befolyása, az innováció és a versenyképesség. A termelés célja a profit növelése. Döntő tényező a hálózatba szerveződés (Network Society), ennek a társadalom minden szférájában befolyása van, például az iparban, a bankrendszerben, a kereskedelemben, az oktatásban és a közszférában. Kialakul a hálózati gazdaság (Network Economy). A hálózat egyre nagyobb szerepet kap a vállalkozások életében, a belső hálózat mellett a vállalatközi és nemzetközi hálózatok is. A multinacionális vállalatok és nemzetközi termelési hálózatok továbbfejlődnek. Az információs társadalmat a globális gazdaság jellemzi: globális pénzpiacok, globális árupiacok és szolgáltatások, a tudomány és a technológia globalizációja. A társadalomszerkezetre ugyanakkor az is jellemző, hogy régiók, országok izolálódnak, kirekesztődnek, nő a digitális szakadék. A foglalkoztatás átalakulására jellemző a hálózati munka, a rugalmas munkaidő, a munkanélküliség és a túlzott kizsákmányolás térhódítása. Nő az egyenlőtlenség és szakadék keletkezik az IKT-eszközöket használók és nem használók között is. Új hálózati kultúra alakul ki. Pozitív és negatív utópiák Az Athén-modell szerint az információs társadalomban megvalósul az elektronikus demokrácia az athéni közvetlen demokrácia mintájára. Minden teljes jogú állampolgár megnyilatkozhat és (titkosan) szavazhat minden fontos kérdésben, nem csak a helyi vagy országos képviselőik. 1 Manuel Castells The Information Age: economy, society and culture, 1996, 1997, 1998. 15 Ismétlõ kérdések 1. Mi az adat, információ és a tudás közti kapcsolat? 2. Fogalmazzuk meg, melyek a társadalom legfontosabb jellemzõi! 3. Mit nevezünk információs társadalomnak? Érdekességek A jövõbeni fejlett információs társadalomról és a benne élõ emberrõl többféle negatív és pozitív elképzelés él. Az egyik szerint a jövõ elektronizált embere IKT-eszközrendszerét úgy kezeli és használja, mint a mai ember a ruhatárát. Ezt az IKTruhatárat arra használja, hogy személyiségének és értelmi képességeinek egyes tulajdonságait kiegészítse, védje vagy szépítse. Úgy, ahogy a ruhák és az ékszerek teszik ezt a testtel. Ennek az átalakulásnak elsõ jelei már ma is láthatóak, hiszen a mobiltelefonokat, kézi számítógépeket és a különbözõ lejátszókat sok ember szinte állandóan viseli (magával hordja). Az IKT-ruhatár az ember értelmi és kommunikációs képességeivel, lehetõségeivel áll közvetlen kapcsolatban, ezért erõsen beépülhet a személyiségbe. A testen hordott vagy a ruhába beépített apró számítógép és mobiltelefon nemcsak a barátokkal, ismerõsökkel kapcsol össze, hanem az internettel is, és egyre intelligensebb programokkal. Az elektronizált ember új képességekre és virtuális képességekre tesz szert. A személyiség igen nagy virtuális intelligenciával és kreativitással rendelkezhet, mivel a nagy számítási és adatátviteli kapacitású információs hálózatban való gyors on-line tájékozódás a külsõ szemlélõ számára nagy tudásnak, intelligenciának és kreativitásnak tûnik. A Sulinet Expressz program keretében 18 milliárd forintért vásároltak IKT-eszközöket 2005- ben a magyar állampolgárok a vásárolt eszköz árát, de maximum 60 ezer forintot leírhatták az adójukból.
Az Orwell-modell szerint az egyének és a csoportok felett totális állami ellenőrzés valósul meg. Az egyén adatait és kapcsolatait tárolják és felhasználják. Minden tettét, cselekedetét és megnyilatkozását (nem csak a publikusakat) megfigyelhetik, rögzíthetik és felhasználhatják ellene. Negatív jelenségnek tekinthető a játékfüggőség (az elektronikus drog), vagy a számítógépes bűnözés is. IKT és tudomány Az elektronikus számítógépek kifejlesztését a katonai és a tudományos (fizika, matematika, csillagászat) óriási számítási szükségletek indokolták és a fejlesztéseket ezek a területek finanszírozták (1940-es évek). Hasonlóan a számítógépes hálózatok is a kutatóintézetek és egyetemek közötti kommunikáció révén fejlődtek ki és váltak egyre általánosabban használt eszközzé (az 1970-es években). A web is a hatékony műszaki és tudományos publikálás érdekében született. Egyes tudományos számítások és szimulációk óriási számítási és adattárolási kapacitást igényelnek. Az úgynevezett szuperszámítógépeket ilyen igények kielégítésére konstruálják, amelyeket természetesen más problémák megoldására is használnak. Ez jótékony hatással van az elterjedésükre és a további fejlődésre. A multimédia oktatóprogramok és adatbázisok használata az oktatás-tanulás folyamatában egyre gyakoribb. E-learning módszerek elterjedése. Az internet használata az oktatásban: adatforrás, és kommunikációs médium. Például: Sulinet Digitális Tudásbázis (SDT) http://sdt.sulinet.hu. Ellenõrzõ kérdések és feladatok 1. Megváltozik-e a kapitalizmus termelési rendszere az információs társadalomban? 2. Miért nem szimpatikus a társadalom Orwell-modellje? 3. A környezetvédelem szempontjából elõnyös vagy hátrányos lesz-e a fejlett információs társadalom? 4. Keressen forrásokat az interneten és készítsen kiselõadást az e-tanulásról (e-learning)! 5. Keressen forrásokat az interneten és készítsen kiselõadást az e-közigazgatásról! 6. Keressen forrásokat az interneten és készítsen kiselõadást az e-gazdaságról! 7. Ismertesse Castells információs társadalomról alkotott modelljét! 8. A háztartásoknak kb. hány százaléka rendelkezik internet-hozzáféréssel Magyarországon? 9. Hány ember tekinthetõ internethasználónak Magyarországon? Informatikai stratégia Magyarországon A stratégia alapvető célkitűzései: az információhoz való olcsó és könnyű hozzájutás, az életminőséget javító alkalmazások fejlesztésének, használatának ösztönzése, a bürokráciát csökkentő alkalmazások bevezetése, az oktatási és tudományos alkalmazások bővítése, az elektronikus demokrácia fejlesztése. Trendek Magyarországon 2011-ben az Európai Unió lakosságának a 71%-a, míg Magyarországon csak a lakosság 65%-a, azaz kb. 6,5 millió ember használja az internetet. Az Európai Unió tagállamai közül 17 országban ettől magasabb, 9 országban ettől alacsonyabb értéket mértek. Svédországban például a lakosság 92%-a, míg Romániában a lakosságnak csupán a 39%-a internethasználó (forrás: http://www.internetworldstats.com/stats9.htm). 2010 végén 3,3 millió, míg 2011 végén már 4,3 millió volt az internet előfizetések száma Magyarországon (forrás: http://www.ksh.hu/docs/hun/xstadat/xstadat_evkozi/e_oni001.html). 2011-ben 2 254 ezren vezeték nélküli, 968 ezren kábeltévés, 796 ezren xdsl, 292 ezren egyéb kapcsolattal (pl. LAN, bérelt vonal), 13 ezren kapcsolt vonallal vagy ISDN kapcsolattal rendelkeztek. A tendenciából az látszik, hogy a vezeték nélküli kapcsolattal rendelkezők száma növekszik a legdinamikusabban, mert 2010-ben csak 1 407 ezer, 2009-ben 1 036 ezer, 2008-ban 678 ezer ilyen típusú előfizetés volt. 2011-ben mindössze 7 ezerrel bővült a széles sávú hozzáféréssel bíró háztartások száma, míg a mobil-előfizetések száma 847 ezerrel nőtt. Magyarországon is szakadék tátong az internethasználók és nem használók között. A kistelepülésen élők, a szociálisan hátrányos helyzetű csoportok és az idősebb korosztály kedvezőtlenebb helyzetben vannak az IKT-használat szempontjából. Ma már a közhivatalok adatai is elérhetők az interneten. A jogszabálytervezetek is felkerülnek az internetre, és lehetővé válik az állampolgárok közvetlen beleszólása a törvényhozásba. Az e-közigazgatás egyik fontos eleme az interneten eljuttatható adóbevallás. 16
INFORMÁCIÓS TÁRSADALOM Robotok Híres robotok Az egyik legismertebb robot a Csillagok háborúja című film egyik szereplője R2-D2 (Artuditu) az ügyes kis szerelőrobot, aki igazán nagy segítség a gazdáinak. Nem kevésbé ismert ugyanebből a filmből az esetlen, kissé merev humanoid (ember formájú) C3PO, aki vagy ami hatmillió nyelven tud beszélni és fordítani. Ezek a robotok a képzelet szülöttei, de a NASA Mars terepjárója, a Sojourner robotjármű valóságos. Az amerikai Pathfinder űrszonda 1997. július 4-én érkezett meg vele R2D2 és C3PO a Marsra. A Sojourner robotot intelligens program irányította, tájékozódásra, önálló mozgásra és bonyolult munkákat igénylő adatgyűjtésre tervezték. Magyar tudósok is részt vettek a robotjármű felkészítésében. Azóta újabb robotexpedíciók érkeztek a Marsra. (A Spirit névre keresztelt rover 2004. január 4-én érkezett a Gusev-kráterbe. Az Opportunity rover pedig 2004. január 25-én landolt a hematit régió területén.) Sojourner Valóságos, de egészen más célt szolgál a japán Sony cég robotkutyája Aibo, az 1999-es bemutatásakor óriási sikert aratott. Aibo újabb változata 100 parancsot tud megjegyezni, arcokat képes felismerni és kutyaszerűen viselkedik. Az Asimo nevű emberszabású Honda robot 120 cm magas, 43 kg, tud járni, lépcsőzni, megfordulni, ajtót nyitni, készülékeket bekapcsolni és távirányítható is. Az USA és Japán a robotfejlesztés élenjáró országai. A Japán gyártmányú, Prométheusz nevű humanoid robot komplex képességekkel rendelkezik: jár, talpra áll, táncol, látórendszere van, beszédfelismerés funkcióját is fejlesztik. Spirit Ismétlõ kérdések 1. Mi az automata? 2. Milyen jellegû munkákat bízunk automatákra? 3. A számítógép automatának tekinthetõ? 4. Hol láthatunk robotokat a valóságban és médiában? Érdekességek A jövõ egyik nagy lehetõsége a robot Az SF (science fiction) irodalom és filmmûvészet sok olyan fogalmat vezetett be, amelyek a robotokkal kapcsolatosak. Az androidok megtévesztésig hasonlítanak az emberre, mind külsõleg, mind a viselkedésükben. A kiborgok (kibernetikus organizmusok) félig ember, félig robot lények. Pontosabban olyan emberek, akik mechanikus és elektronikus protézisekkel rendelkeznek, lásd a Robotzsaru c. filmet. Az emberformájú robot képes utánozni az embert, mozgásával, érzékelésével és bizonyos viselkedési funkcióival. Isaac Asimov, a SF-irodalom ismert írója, az 1940-es években írta le elõször a robotika három törvényét: 1. A robot nem árthat az embernek, és nem nézheti tétlenül, ha az embert veszély fenyegeti. 2. A robotnak végre kell hajtania az emberek utasításait, kivéve azokat, amelyek ellentétesek az elsõ törvénnyel. 3. A robotnak védenie kell saját magát, amíg ez a védekezés nem kerül összeütközésbe az elsõ vagy a második törvénnyel. Az életben ez a néhány egyszerû szabály bonyolult helyzeteket is létrehozhat. Robotok az iparban Az ipari robotok évtizedek óta jelentős szerepet játszanak a tömegtermelésben. Egy részük előre beprogramozott, illetve betanított mozgásokra képes. A fejlettebbek az érzékelőiken kapott adatokat gépi intelligenciájukkal kiértékelik, és az eredménytől függően dolgoznak tovább. 17 Aibo
Ipari robotok A robotkarokat számítógépek irányítják, amelyek alkatrészeket szerelnek, forrasztanak, hegesztenek, festéket szórnak, vagy éppen anyagokat válogatnak és munkálnak meg. Az ipari robotok gyorsan, megfelelő (néha igen nagy) pontossággal és fáradhatatlanul dolgoznak. Valójában olyan automatikusan dolgozó gépek, amelyek legtöbbször egy gyártósor (automatikus gyár) részei. A valódi emberszabású vagy állatszerű, önállóan tájékozódó, mozgó, cselekvő és kommunikáló robotoktól igen távol állnak. Léteznek jól használható, speciális feladatokra tervezett helyváltoztató robotok. Az egyszerűbbek nem is igazi robotok, csak (az ember vagy számítógép által) távvezérelt járművek, általában robotkarokkal, fegyverekkel és/vagy érzékelőkkel ellátva. A veszélyes feladatokat végző robomobilok például a világűrben vagy egy bolygón kutatnak (Sojourner robot); mély tengerfenéken dolgoznak, mintákat vesznek; terrorista bombát hatástalanítanak, vagy veszélyes anyagot szállítanak. Léteznek fegyverekkel felszerelt, távirányítható harci járművek, vagy önálló és megfelelően intelligens robotrepülők. Oktatórobotok LEGO oktatórobot Az oktatórobotok ma még olyan taneszközök, amelyek segítségével megérthető, megtanulható a robotok programozása, betanítása, irányítása. A LEGO oktatórobot programozható különféle mozgásokra, és betanítható, azaz az irányított mozgássort megjegyzi. Sokféle összerakható, szerelhető robotelemkészlet is létezik, amelyek megvásárolhatók. Ezek célja lényegében a játék és az oktatás. Például a programozható LEGO elemek felhasználásával építhető LEGO robotok egyre népszerűbbek. Személyi robotok Ellenõrzõ kérdések és feladatok 1. Milyen robotokat ismer filmekbõl? 2. Milyen feladatot látott el a Sojourner robot? 3. Mi az ipari robot? Mire alkalmas? 4. Feltehetõleg milyenek lesznek, és mit tudnak majd a személyi robotok? 5. Mire használjuk az oktatórobotot? A robotika ugrásszerű fejlődése és elterjedése akkorra várható, amikor megjelennek majd a viszonylag olcsó személyi robotok. Ezek a robotok már nemcsak mechanikus játékszerek lesznek, hanem valóban hasznos munkára és szórakozásra alkalmas eszközök. A személyi robotokra kezdetben valószínűleg alaposan oda kell figyelni, irányítani, óvni, tanítani kell őket. A személyi robotok emberszerű (valószínűleg az embernél kisebb), illetve állatszerű mechanikus-elektronikus (számtalan processzorral felszerelt) gépek lesznek, beprogramozva sokféle mesterséges intelligenciával. Valószínű, hogy az egyszerűbb, rutinszerű feladataikat (járás, lépcsőzés, álló és mozgó akadályok kikerülése, emberek, tárgyak, szavak, mondatok azonosítása...) önállóan, saját programok futtatásával végzik. A bonyolultabb, emberi intelligenciát igénylő feladatokat pedig közvetlenül a gazdájuk oldja meg, aki nagy sávszélességű rádiókapcsolaton (hálózaton) keresztül kommunikál a robottal. Egyszerűbb robotoknál a gazda speciális szemüvegen látja, amit a robot lát, fülhallgatón hallja, amit a robot hall. Speciális kesztyűvel és beszéddel pedig irányíthatja a robotot akkor is, ha az kilométerekre van tőle. Elképzelhető, hogy egy új világ tárul fel a gazda előtt, és rendkívül sok játékra nyílik lehetőség. (Más szemével on-line láthatja a világot, benne önmagát.) Egyszerűbb terepen, pl. otthon vagy az iskolában, a gazda szerepét átveheti egy megfelelő nagyszámítógépen futó mesterséges intelligenciaprogram is. Ez a számítógép tehát távolról mintegy irányítja a robotot, a robot pedig kép, hang és egyéb érzékelt adatokat közvetít a számítógépnek, és végrehajtja annak utasításait. A személyi robotoktól minimális követelmény, hogy a környezetükben tájékozódni és mozogni tudjanak. Ellátják magukat energiával és érzékelőik, elsősorban látó- és hallószerveik révén adatokkal, információkkal. A személyi robotok elsősorban a szórakozásban, játékban és a tanulásban lehetnek partnerei (eszközei) az embernek. Sokféle munkában is segíthetnek. Például segíthetnek a kommunikációban (internet, tévé, telefon...), fordításban, a háztartási munkában, csomagok szállításában, tárgyak őrzésében és a tájékozódásban idegen terepen (GPS), továbbá sok olyan tevékenységben, amire ma még nem is gondolunk. 18
INFORMÁCIÓS TÁRSADALOM Jog és etika az informatikában Adatvédelemről Az adatvédelem szakmai szempontból az adattárolás, az adattovábbítás és -feldolgozás biztonságáról, biztonságossá tevésének elvi és gyakorlati megoldásairól szól. Ezeket az előző kötetben már tárgyaltuk. Teljesen mást jelent az adatvédelem jogi értelemben, bár ott is az adatok védelméről beszélünk. A személyes adatvédelem jogi alapjait a Magyar Köztársaság Alkotmánya tartalmazza. Ez kimondja, hogy mindenkit megillet a magántitokhoz és a személyes adatok védelméhez való jog. Az 1992. évi LXIII. számú adatvédelmi törvény lényege és célja, hogy a személyes adataival mindenki maga rendelkezhessen, a közérdekű adatokat pedig nyilvánosságra kell hozni, hogy mindenki megismerhesse. Más törvények persze korlátozzák ezt a jogot, például az adótörvények vagy a személyi adatok nyilvántartásáról szóló törvény. A törvényi kivételektől eltekintve adatainkat meghatározott feltételekkel kezelhetik (cégek, adatbankok), ha engedélyt adunk rá. A gyakorlati esetekben néha nehéz eldönteni, hogy mi a helyes. Az adatvédelmi biztos fő feladata, hogy gondoskodjon az adatvédelmi törvény betartásáról. Ismétlõ kérdések 1. Mit értünk adatvédelmen számítástechnikai szempontból? 2. Mit jelent a hacker és a cracker? 3. Mi az adatvédelmi törvény lényege (1992. évi LXIII. számú adatvédelmi törvény)? 4. Mi lehet a feladata az adatvédelmi biztosnak? 5. A felhasználhatóság szempontjából jogi értelemben milyen szoftvereket ismer? 6. Mit tud a szerzõi jogról? Mi a netikett? A szoftver mint szellemi termék A kereskedelemben kapható szoftverek kifejlesztéséhez igen sok munka és nagy szaktudás szükséges. A szoftvert gyártó cégnek ez sok pénzébe kerül, az alkalmazottait, a rezsit és az adót is fizetnie kell. Jogosan tart igényt megfelelő bevételre. Egy technikai terméket általában szabadalmak védenek, de egyébként is a gyártásuk nagy befektetést igényel, minden legyártott darabnak tetemes költsége van. Nem ez a helyzet a szoftverek esetében. Az elektronikus formában lévő alkotások, termékek (szoftverek) igen könnyen és gyorsan másolhatóak, anélkül, hogy értékükből bármit veszítenének. Ez nehéz helyzet elé állítja a fejlesztőket, illetve a gyártókat. A másolást technikailag igyekeznek megakadályozni. Léteznek hatékony módszerek a feltörés elleni védelemre, de végső soron a technikai megoldás nem elegendő. A jogi megoldás szerint a szoftver szellemi termék, amelyre a szerzői jog vonatkozik. A jogtalan szoftverhasználat visszaszorítását tűzte célul a BSA (Business Software Alliance) nemzetközi civil szervezet. A szerzői jog fogalma Az irodalmi, szakirodalmi vagy szoftvert alkotó személyt megilleti a szerzői jog a mű keletkezésétől kezdve. A védelem az alkotást a szerző szellemi tevékenységéből fakadó egyéni, eredeti jellege alapján illeti meg. A védelem nem függ mennyiségi, minőségi, esztétikai jellemzőktől, vagy az alkotás színvonalára vonatkozó ítélettől. A szerzői jog egyrészt személyhez fűződő, másrészt vagyoni jogok összessége. A személyhez fűződő jogairól a szerző nem mondhat le és nem ruházhatja át. A szerző határoz arról, hogy műve nyilvánosságra hozható-e. Ez az internet esetében is igaz. Érdekességek Komoly próbálkozások történtek a szoftverek szabadalmaztatására. (A 9. évfolyamos elsõ kötet 56. oldalán éppen egy ilyen témát feldolgozó honlapot láthatunk.) A szoftvert elvileg találmányként is kezelhetnénk, amelyet szabadalommal védhetnénk. Ez a megoldás azért nem ésszerû, mert erõs fékezõje lenne a fejlõdésnek. Az egyik probléma az, hogy ugyanazt a programrészt, eljárást sokáig (20 évig) más nem lenne jogosult használni, csak aki szabadalmaztatta holott ha szükséges, más is ki tudná fejleszteni. 19
A szerzőnek kizárólagos joga van a mű bármilyen felhasználására és minden felhasználás engedélyezésére. Engedély általában szerződéssel szerezhető, amely anyagi előnyöket jelent a szerzőnek. A mű részletét a forrás, valamint az ott megjelölt szerző megnevezésével bárki idézheti. Lásd: A szerzői jog (1999. évi LXXVI. törvény) A szoftverek csoportosítása a felhasználói jog szempontjából Szabad szoftver. A licencben megadott feltételekkel szabadon használható és terjeszthető szoftver. A forráskód ismert és szabadon módosítható. Korlátozás nélkül felhasználható más programokban, és a terjesztésüket mások sem tilthatják meg. Freeware szoftver. Szabadon felhasználhatóak és terjeszthetőek, de nem adhatók el és nem változtathatóak meg. A szerzői jog az alkotóé. Shareware szoftver. Ingyenesek, terjeszthetőek, de nem működnek teljeskörűen. Lehet, hogy csak bizonyos ideig használhatóak, hogy a felhasználó kipróbálhassa és eldönthesse, megveszi-e. Félig szabad szoftver. Valamilyen felhasználási céllal, kedvezőbb vásárlási feltételekkel (olcsóbban) kerülnek forgalomba. Ilyen lehet például az oktatásban alkalmazott irodai programcsomag. Kereskedelmi szoftver. Fizetni kell értük, és a licencben meghatározott feltételekkel és példányszámban alkalmazhatóak. A licenc amely a program gyártója-eladója és a felhasználója között jön létre leírja, hogy a szoftver milyen feltételekkel használható. A szoftvert csak annyi példányban használhatjuk, amennyire a jogot megvettük. Nem adható tovább, a számla és az eredeti szoftver (lemez) pedig megőrzendő. A regisztrálás kötelező interneten, telefonon vagy postán keresztül. Ergonómia Az ergonómia az ember és a technika optimális kapcsolatával foglalkozó tudomány. Fő feladata az ember testi és lelki egészségének védelme. Célja a gépek (beleértve a szoftvereket is) tervezésének segítése, hogy azok optimálisan illeszkedhessenek az ember fizikai és szellemi adottságaihoz. Az IKT vonatkozásában ide tartozik az ember-gép kommunikációja is. A képernyők előtt legalább 4 órát dolgozók egészségét Magyarországon rendelet védi: 50/1999. (XI.) EüM rendelet. Az IKT veszélyei Több mint kétmilliárdan használnak mobiltelefont a világon. Ezért is rendkívül fontos kérdés, hogy a telefon adásakor sugárzott kis teljesítményű rádióhullám esetleg károsítja-e a felhasználót? Ez annál is inkább jogos kérdés, mert a készülék természetesen rendkívül közel van a telefonáló fejéhez. (Vannak, akik ezt a gyenge elektromágneses sugárzást enyhén kellemetlen hatásként érzik.) A számítógépes munkahely veszélyei A monitor nem megfelelő tulajdonságai vagy beállítása, elhelyezése károsíthatja a szemet. Fontos a monitor megfelelő felbontása, a villódzásmentesség, a szem távolsága a monitortól (60 70 cm) és a monitor elhelyezése (a szem kicsit magasabban legyen). Ügyelni kell a világításra, a monitor és az ablak viszonyára, elsősorban a tükröződések elkerülése végett. 20