Современные тенденции развития информационных технологий

Учебниковая опора

• Исабаева Д. Н., Абдулкаримова Г. А., Рахимжанова Л. Б., Аубекова М. А. «Информатика. 11 класс (естественно-математическое направление)», 11 класс, Атамұра, 2020, с. 8–16, 37–41, 93–95, 139–141, 152–155, 167–175
• Кадиркулов Р. А., Нурмуханбетова Г. К. «Информатика. Учебник для учащихся 6 класса общеобразовательной школы», 6 класс, Алматыкiтап баспасы, 2020, с. 40–41, 45, 59–67

Главное

• Машинное обучение (ML) — раздел ИИ: алгоритм получает данные и ответы и сам находит закономерности.
• Искусственный нейрон: входы $x_i$, веса $w_i$, сумматор, функция активации.
• IoT — сеть «вещей» с датчиками и исполнительными механизмами, работающих без участия человека; 4 уровня: восприятия, сетевой, платформенный (облачный), прикладной.
• Блокчейн — децентрализованный реестр из цепочки блоков; каждый блок хранит хеш предыдущего; первый блок — генезис-блок.
• Стартап — временный проект для поиска масштабируемой бизнес-модели; MVP — минимально жизнеспособный продукт.
• VR — полностью искусственный мир; AR — цифровые объекты поверх реального; MR — их взаимодействие.
• 3D-модель строится в пространстве $x, y, z$; печать: *.skp → *.stl → слайсер (Cura) → g-код → принтер.

Теория

Искусственный интеллект. В обычном программировании задаются данные и правила, в ML — данные и ожидаемые ответы, а модель строится сама. Нейрон (модель МакКаллока — Питтса): положительный вес усиливает сигнал, отрицательный ослабляет; функции активации — пороговая, сигмоида, ReLU. Многослойная сеть: входной, скрытые и выходной слои.

Интернет вещей

Уровень	Что входит
Восприятия	датчики (температура, влажность, движение, $CO_2$) и актуаторы (реле, сервоприводы, клапаны)
Сетевой	Wi-Fi, Bluetooth Low Energy, Zigbee, Z-Wave, LoRaWAN, NB-IoT; шлюзы
Платформенный	облачные платформы; протоколы MQTT («издатель — подписчик»), HTTP/REST
Прикладной	мобильные приложения, панели, сценарии автоматизации

Блокчейн. Блок: заголовок (метка времени, Nonce, корень дерева Меркла), хеш предыдущего блока, транзакции, собственный хеш (например, SHA-256). Изменение одного символа меняет хеш (лавинный эффект) и разрывает цепь — данные неизменяемы. Центрального сервера нет, копия реестра у каждого узла. Консенсус: Proof-of-Work (майнеры перебором ищут Nonce) и Proof-of-Stake (доля владения).

Цифровизация в Казахстане. Программа «Цифровой Казахстан»: цифровизация отраслей (Индустрия 4.0), цифровое государство (электронные госуслуги), «цифровой Шёлковый путь» (ВОЛС, 5G), человеческий капитал (Tech Orda), инновационная экосистема (технопарк Astana Hub). Финтех и супераппы (Kaspi.kz, Halyk Homebank); образование — «Күнделік», BilimLand; здравоохранение — Damumed.

IT-стартап. Отличия от малого бизнеса: инновационность, высокая масштабируемость, временный характер. Этапы (Lean Startup): идея — поиск «боли» клиента, ценностное предложение, интервью CustDev → MVP и цикл «Создать — Измерить — Научиться» → Product-Market Fit; пивот — резкая смена модели. Продвижение: инфографика (одна ключевая идея, «воздух», не более двух шрифтов; Canva, Figma), видео — explainer 60–90 с, короткие ролики 15–30 с с «крючком» в первые 3 с; этапы видео — препродакшн (сценарий, раскадровка), продакшн, постпродакшн (монтаж, титры).

VR / AR / MR. VR: шлемы, контроллеры 6DoF, эффект погружения. AR: камеры смартфонов, смарт-очки, проекционные дисплеи HUD. Применение: уроки анатомии, виртуальные лаборатории, тренажёры пилотов и хирургов, архитектура.

3D-моделирование. Рисунок на бумаге и в графическом редакторе — 2D; 3D-модель — в пространстве $x, y, z$ из точек и простых фигур. Применение: кино, мультфильмы, игры, реклама, архитектура, инженерия, медицина (протезы), 3D-печать. Модель позволяет оценить свойства объекта до изготовления. В SketchUp рабочий файл — *.skp; для печати — экспорт в *.stl; слайсер («нарезать») делит модель на слои и создаёт g-код.

Примеры

1. Датчик температуры и клапан перекрытия воды — к какому уровню IoT относятся? К уровню восприятия (датчик — сенсор, клапан — актуатор).
2. Что произойдёт, если изменить транзакцию в старом блоке? Изменится его хеш, а следующий блок хранит старый — цепочка разорвётся, подделка обнаружится.
3. Какой формат нужен для 3D-печати и что делает Cura? *.stl; Cura — слайсер, переводит модель в g-код.
4. Нейрон: $x = (1, 0, 1)$, $w = (0{,}5;\ 0{,}2;\ -0{,}3)$, смещение $b = 0$. Сумма? $0{,}5 + 0 - 0{,}3 = 0{,}2$; при ReLU выход $0{,}2$.

# цепочка блоков: каждый блок хранит хеш предыдущего
import hashlib

def h(text):
    return hashlib.sha256(text.encode()).hexdigest()[:12]

prev = "0"                         # генезис-блок
for data in ["A->B 5", "B->C 2"]:
    block_hash = h(prev + data)
    print(data, prev, block_hash)
    prev = block_hash

Типичные ошибки на ЕНТ

• Путают VR (полное погружение в искусственный мир) и AR (наложение на реальный мир).
• Считают, что в блокчейне есть центральный сервер — реестр децентрализован.
• Путают MVP с готовым продуктом: это минимальная версия для проверки гипотезы.
• Отправляют на 3D-принтер файл *.skp — нужен *.stl, а затем g-код.
• Считают ML программированием всех правил вручную — модель находит правила по данным.

Самопроверка

1. Как называется первый блок блокчейна? — Генезис-блок.
2. Что означает аббревиатура MVP? — Минимально жизнеспособный продукт.
3. Какой протокол IoT работает по модели «издатель — подписчик»? — MQTT.
4. Как называется резкая смена бизнес-модели стартапа? — Пивот.
5. Какая программа переводит stl-модель в g-код? — Слайсер (например, Cura).