История электронных носителей информации начинается еще с прошлого века. За это время запоминающие устройства смогли содержать в себе значительно больше битов информации, а их размеры уменьшились в сотни раз. Первые электронные запоминающие устройства могли вместить лишь несколько килобайт (103 байт) и были размером с кассету. Нынешние запоминающие устройства могут содержать десятки, сотни гигабайт (109 байт) и быть размером с сим-карту.Однако технологический прогресс невозможно остановить и все эти терабайты (1012 байт) или петабайт (1015 байт) уже сейчас помещаются в молекулах ДНК. Известно, что молекула ДНК несет в себе информацию, которая в будущем используется организмом для того, чтобы создать его таким, какой он должен быть. Соответственно, молекулы ДНК каждого человека различны. Замечена способность к хранению больших объемов информации заставила ученых начать активные исследования этого явления.
Использование молекул органической химии в электронике течение последнего десятилетия уже дало свои результаты. Ведь созданы носители информации размером с молекулу, а также нанороботы, которые убивают вирусы в организме или меняют молекулы клеток с целью лечения генетических заболеваний. Сейчас ученые активно развивают направление использования молекул кислоты ДНК для запоминания и считывания информации. Еще в 2012 году ученым удалось записать несколько изображений, а также JavaScript программу размером 700 килобайт, что влезли в 55000 отдельных сегментов молекулы ДНК.

Передача информации происходит не электрическим способом, а с помощью подачи бинарной последовательности нуклеотидов: аденин — логический «0», тимин — логическая «1».

Ограничения: по закону Мура нормальная работа электроники обеспечивается только в случае, если она имеет размеры не менее 2 нанометров. Это означает, что когда разработчики придут к созданию столь малых устройств, развиваться дальше (разрабатывать меньшие накопители) уже не будет возможности.

Проблема использования ДНК в качестве запоминающего устройства напрямую связана с производством кремниевых накопителей, которые хотя и так довольно маленькие, но имеют недостатки. Есть определенные ограничения размеров таких накопителей. При этом объемы информации постоянно растут и уже в 2040 году производство кремниевых накопителей нужно увеличить в сотни раз, что также будет занимать много места.

С записью информации связано большое количество проблем, которые необходимо решить ученым. Прежде всего — это качество записываемой информации, ведь не всегда удается полностью получить файл с такого носителя путем передачи или запись неверных данных. Также важна плотность кодированной информации чтобы повысить скорость загрузки информации.

Результаты первых опытов с ДНК: когда было выгружено текстовый файл с надписью «Hello World», он записывался, а затем считывался 21 час.

Сейчас скорость стала значительно больше, и ученые прогнозируют, что такие носители в будущем смогут передавать информацию с гигабитной скоростью. Журнал Science опубликовал опыты, где были проведены эксперименты с 21 различными алгоритмами передачи информации, и с помощью методики фонтанного кода удалось записать в молекулу ДНК следующие данные, которые успешно считывались с носителя:

подарочную карту Amazon
операционную систему Kolibri OS
один видеофайл
компьютерный вирус

        На основе проведенных опытов ученые установили, что один грамм нуклеиновой кислоты (ДНК) может содержать до 215 петабайт информации (215000000 гигабайт).

Такие гиганты как Microsoft и Intel постоянно финансируют компании, занимающиеся исследованиями ДНК, поэтому в ближайшем будущем мы будем иметь возможность получить носители памяти размером с несколько молекул и сверхбыстрой способностью считывания информации. Это не первый миниатюрный прибор, мы сможем увидеть, ведь уже сейчас начинают активно использоваться квантовые компьютеры размером с насекомое и производительностью в несколько сотен современных ПК. Поэтому нас ждет интересное будущее, где робототехника и программирования становятся движущей силой любых процессов.

В школе RoboCode мы готовы к таким изменениям и обучаем наших учеников быть частью этих событий, быть теми, кто будет вносить свой личный вклад в развитие этих ведущих сфер. Начиная с малых деталей мы даем ребенку мощную базу знаний по робототехнике и программирования, а также формируем определенный стиль мышления (нестандартное решение проблем и создания продуктов, которые будут удовлетворять потребности человека в ближайшем будущем).

Учитесь с нами, чтобы быть на передовой развития ИТ, иметь возможность реализовать себя в раннем возрасте и быть финансово независимыми в современном мире, где только интеллектуальный труд способна ускорять развитие страны!

Зимний RoboCode Hackathone. Умный дом. Технологии будущего или современности?

Идеи у людей по отношению к «умного дома» возникали еще много лет назад. Научные фантасты и ученые представляли его по-разному. Одним из воплощений этой идеи стал дом в фильме «Один дома 4» 2002 года, где посредством общения с компьютером «умный дом» выполнял все приказы. Ученые же представляли «умный дом» в другом ракурсе, где под «домом» определяется несколько домов в одной зоне, автоматически отправляют данные о повреждении коммуникаций и автоматически могут передавать все показатели для исключения человеческого вмешательства. если

в 2002 году это было лишь фантастикой и перспективой будущего, то сейчас, спустя 17 лет, мы можем сказать, что технология «умного дома» хоть и не в полном объеме, но уже доступна для рядового потребителя.

«Умный дом» — это система автоматизированных квартир (домов), где потребитель может управлять различными возможностями дома по телефону или голоса. Управление возможно в любой точке мира с помощью сети Интернет. Как упоминалось выше, есть две ветви развития технологии «умного дома».

Первое направление ориентировано на простого потребителя, который желает получать сообщения от своего дома и управлять им дистанционно. Примерами могут быть: умные лампы, умные кофеварки, умные холодильники и прочее. Управлять же таким домом можно с помощью приложения на телефоне или с помощью голосового помощника (Amazon Alexa, Google Home, Apple HomePod, Яндекс.Станция).

Вторым направлением развития технологии «умного дома» являются автоматизированные технологии вызова аварийных служб в случае обнаружения проблем коммуникаций, системы безопасности зданий и квартир, климат-контроля, автоматического сбора и передачи показаний счетчиков и тому подобное. Данные технологии скрыты и не направлены на прямое использование собственником квартиры, но при этом могут значительно упростить работу коммунальных служб.

Основным преимуществом любой технологии «умного дома» является его автоматизация. Например, возвращаясь домой вы сможете подготовить горячую ванну, нагреть чайник и включить приятную музыку. Все это можно настроить самостоятельно, и дальше, с помощью одной только фразы «я возвращаюсь домой», система выполнит указанные действия. «Умный дом» сможет всегда сообщить о продуктах, которые заканчиваются или подобрать освещение под ваше настроение. Если вы забыли выключить утюг или свет, то сразу же получите уведомление на телефон, чтобы можно было выполнить соответствующие действия. Технологии не стоят на месте и появляется все больше возможностей и команд, которые направлены на комфорт и удобство использования «умного дома». Установить такую ​​технологию в свой дом может каждый, поскольку все «умный дом» состоит из отдельных управляющих устройств каждым пока включенным аппаратом. Есть внешние устройства, которые объединяются в собственную экосистему. Преимуществом таких устройств является возможность покупать каждый из них в отдельности. Одним из лидеров в производстве «умных» технологий является Xiaomi. Но не всегда внешние устройства могут выглядеть эстетично, поэтому на сегодняшний день застройщики устанавливают такие технологии сразу в стены, чтобы скрыть блоки управления.

«Умные дома» стали значительно ближе, чем кажется, ведь все это управление можно сделать даже в домашних условиях. Достаточно знать основы программирования на одной из платформ, таких как Arduino, ESP, STM, Raspberry PI и другие. Самой известной из этих платформ является Arduino. Для решения подобных задач ее используют не только разработчики и программисты, но и дети. Сейчас программировать на Arduino очень просто: специальная среда разработки S4A или ArduBlock дает возможность освоить программирование даже с 8 лет. Помочь в этом могут специальные школы робототехники и программирования, где дети смогут научиться подключать различные устройства и запрограммировать их. В школе «RoboCode» недавно прошел очередной Hackathon (конкурс проектов, который проводится в конце каждого семестра), где дети в течение 4х уроков создавали свой «умный дом». Удалось создать собственную сигнализацию, термометр и автоматическое открывание дверей. Развивая мышление с детства в недалеком будущем дети смогут создавать свои системы умных домов, которые будут приносить прибыль.

Интересно то, что поставленная задача — сделать «умный дом» — для каждого выглядит по-разному. Это свидетельствует о том, что наше подрастающее поколение способно изменить мир путем создания новых технологий, призванных сделать его проще.

Как реализовывали свои идеи наши ученики и чему они научились на зимнем RoboCode Hackathone смотрите по ссылке: