Εγκέφαλος-Η/Υ Ιστορική Αναδρομή

Εγκέφαλος-Η/Υ Ιστορική Αναδρομή Η ομάδα μας. Καθηγήτριες.

Πρόλογος Στα παλαιότερα χρόνια ο άνθρωπος ζούσε δύσκολα. Δεν υπήρχε τεχνολογία και γενικά τίποτα που μπορούσε να καλυτερέψει την ζωή του. Με τα χρόνια ο άνθρωπος έψαχνε διάφορους τρόπους να επιβιώσει. Ανακάλυπτε καινούργια πράγματα για να καλύψει τις ανάγκες όπου είχε. Με τα χρόνια που περνούσαν ο άνθρωπος εξέλιξε πολύ τον εγκέφαλο του κάνοντας πράγματα στην καθημερινότητα του. Όταν πλέον μπορούσαν κ είχαν βρει τρόπους για αρκετές ανέσεις, είχε ανάγκη την καλύτερη εξέλιξη! Έτσι ο άνθρωπος πειραματιζόταν και προσπαθούσε να προσφέρει κάτι καινούργιο όπου θα έκανε την ζωή όλων ευκολότερη. Αυτό τον οδήγησε στην τεχνολογία, όπου σήμερα είναι πολύ σημαντική κ πολύτιμη για τον καθένα. Οι ανάγκες του ανθρώπου για υπολογισμούς που κυρίως χρησίμευαν για εμπορικές συναλλαγές ώθησαν τον άνθρωπο στην δημιουργία υπολογιστικών μηχανών που έκαναν απλές υπολογιστικές πράξεις όπως το αριθμήτηριο ή αλλιώς άβακας. Με το πέρασμα των αιώνων και την αύξηση των αναγκών του ανθρώπου προχώρησαν στην δημιουργία πιο περίπλοκων μηχανών (όπως ο υπολογιστής των Αντικυθήρων), όπου υπολόγιζε τις κινήσεις των άστρων. Αργότερα ο άνθρωπος προχώρησε στην κατασκευή πιο περίπλοκων μηχανών που έκαναν δύσκολες μαθηματικές πράξεις και έφτασαν στους υπολογιστές και γενικά στο επίπεδο της τεχνολογίας όπου υπάρχει σήμερα! 2

Μνήμη κ εγκέφαλος Ένα από τα πιο πολύπλοκα μέρη του ανθρώπινου σώματος είναι ο εγκέφαλος. χάρη την τεχνολογία και τις βελτιώσεις της, σημειωθήκαν σημαντικές πρόοδοι στην κυτοφυσιολογία και στις απεικονιστικές τεχνικές του εγκεφάλου. Μετά από αρκετές έρευνες και δουλειάς πολλών χρόνων έχει διαπιστωθεί ότι η λειτουργία της μνήμης είναι κάτι το πολύ περίπλοκο διότι χρησιμοποιούνται κάποια τμήματα από όλον τον εγκέφαλο. Αυτό το φαινόμενο κάνει την λειτουργία τόσο εκπληκτική, γιατί είναι τόσο αξιοθαύμαστο το πώς μπορεί τα αξία προς απομνημόνευση ερεθίσματα και πως στην συνέχεια επιλέγει αυτά τα όποια θα αποθηκευτούν για μεγαλύτερα διαστήματα. Με την λειτουργία αυτή η μια σκέψη θα οδηγεί στην άλλη χωρίς κάποια ιδιαίτερη προσπάθεια. Στα παλαιοτέρα χρόνια οι άνθρωποι λόγω της έλλειψης τεχνικών μέσων, μη έχοντας ανακαλύψει την τεχνολογία χρησιμοποιούσαν πιο πολύ το μυαλό τους ως κάτι πολύ ευχάριστο μέσο που είχαν στην διάθεση τους. Κάτι που στις μέρες μας δεν είναι εφικτό. Η οργάνωση αυτή δεν αφορούσε μόνο στην ταξινόμηση και στην υποδιαίρεση της ύλης σε επιμέρους ενότητες που συνδέονταν άμεσα μεταξύ τους. Η μνήμη βρίσκεται στο επίκεντρο του ερωτήματος «ποιοι είμαστε». Η μνήμη άπτεται ουσιαστικής έρευνας, μελετών βιοχημείας, άπτεται όμως κ μυστικών διαδικασιών όπως η λειτουργία των ονείρων. Η μνήμη είναι επίσης ο χώρος όπου η νευρολογία συναντά τα βίντεο παιχνίδια. Πριν από μερικά χρόνια η Δρ Ελινορ Μακγκουαιρ του ινστιτούτου Νευρολογίας του Λονδίνου αντελήφθη κάνοντας τις απαραίτητες έρευνες ότι το ανθρώπινο μυαλό μπορεί να κάνει πολλές λειτουργίες. Περισσότερες έρευνες συμφωνούν ότι η μακρά μνήμη έχει δυο εκδοχές πρώτη είναι η επεξηγηματική μνήμη, καταγράφει τις εντυπωσιακές λεπτομέρειες της ζωής του ανθρώπου. Αυτή η μορφή μνήμης ελέγχεται απο τον ιππόκαμπο. Η δεύτερη εκδοχή αφορά τις διαδικασίες της μνήμης και ελέγχεται από την παρεγκεφαλίδα και τα βασικά γάγγλια. Τα πράγματα περιπλέκονται καθώς η επεξηγηματική μνήμη έχει δυο υποκατηγορίες: Την αυτοβιογραφική μνήμη, χάρης την όποια καταγράφονται οι ανθρώπινες εμπειρίες, και τη σημειολογική μνήμη, χάρη στην όποια εξάγονται συμπεράσματα από αυτές τις εμπειρίες. Υπάρχουν ενδείξεις ότι η αυτοβιογραφική μνήμη αποθηκεύεται στον 3

ιππόκαμπο ενώ η σημειολογική,στον εγκεφαλικό φλοιό. Κατά τον Δρα Μάθιου Ουίλσον του ινστιτούτου Πικάουερ, η μνήμη είναι όπως όλα τα άλλα στην βιολογία. Έχει εξελιχτεί για να εξυπηρετεί ένα σκοπό, ο όποιος στα ζώα, για παράδειγμα, είναι να αντιδρούν στα ερεθίσματα του περιβάλλοντος ανακαλώντας προηγούμενες εμπειρίες. Με την πάροδο του χρόνου, η μνήμη γίνεται περισσότερο σημειολογική και λιγότερο αυτοβιογραφική. Αυτή είναι πράγματι η αντίληψη των περισσότερων ανθρώπων για τη μνήμη. Οι ηλικιωμένοι φημίζονται για το ότι θυμούνται λεπτομέρειες της παιδικής τους ηλικίας αλλά δεν θυμούνται γεγονότα της προηγούμενης εβδομάδας. Αυτή η αδυναμία τους θεωρείται ένδειξη γήρατος εν αντιθέσει προς την φωτογραφική μνήμη, όπως είναι γνωστή, που προκαλεί τον θαυμασμό. 4

Λειτουργία μνήμης Η λειτουργία της μνήμης χωρίζεται σε διάφορα στάδια τα όποια την προστατεύουν από «υπερχείλιση» φιλτράροντας τις απαραίτητες πληροφορίες. Έτσι η μνήμη χωρίζεται σε δυο κύριες κατηγορίες: Την βραχυπρόθεσμη και την μακροπρόθεσμη. Η δημιουργία μιας μνήμης ξεκινά από την αντίληψη. Η πληροφορία αυτή αποθηκεύεται στην βραχυπρόθεσμη μνήμη, η οποία έχει χωρητικότητα 7 αντικειμένων, για περίπου 20-30 δευτερόλεπτα. Στην διαδικασία της αντίληψης συμβάλουν όλες οι αισθήσεις. Έτσι όταν σκαφτόμαστε ένα αντικείμενο όπως ένα μολύβι, ο εγκέφαλος ανακαλεί όλες τις πληροφορίες που έχει γι αυτό από διάφορες περιοχές του εγκέφαλου όπως την εικόνα, την χρήση, την υφή κτλ. Καθώς η βραχυπρόθεσμη μνήμη έχει περιορισμένη χωρητικότητα είναι χρήσιμο να χωρίζουμε τις πληροφορίες σε μικρότερα μέρη π.χ. ένα δεκαψήφιο αριθμό τηλέφωνου μπορούμε να το χωρίσουμε σε ομάδες διψήφιων αριθμών. Επαναλαμβάνοντας τον αριθμό αυτό το «ρολόι» της βραχυπρόθεσμης μνήμης επανακινείται. Αν επαναλάβουμε πληροφορίες αρκετές φορές τότε θα αποθηκευτούν στην μακροπρόθεσμη μνήμη η οποία, σε αντίθεση με την βραχυπρόθεσμη έχει απεριόριστο χώρο αποθήκευσης για αόριστο χρόνο. Η ομαδοποίηση πληροφοριών βοηθάει στην αύξηση των πληροφοριών που μπορούν να αποθηκευτούν στην βραχυπρόθεσμη μνήμη. Στην πράξη για να απομνημονεύσουμε καινούργιες λέξεις μπορούμε να τις χωρίζουμε σε κατηγορίες π.χ. εποχές, ρήματα, φαγητά κτλ. Οι συνέπειες της χρήσης μηχανών αναζήτησης στον εγκέφαλο μας δεν έχουν διερευνηθεί σε βάθος, εντούτοις οι έρευνες αποδεικνύουν ότι ο εγκέφαλος μας αλλάζει προσανατολισμό σε σχέση με το που να ψάξει για απαντήσεις. Πάντως έρευνες έχουν δείξει ότι ο εγκέφαλος και ειδικότερα η μνήμη είναι το πιο σημαντικό στον άνθρωπο, λόγω όμως της τεχνολογίας στην ζωή μας το «Ιντερνέτ και ο ηλεκτρονικός υπολογιστής» έχει γίνει η κύρια εξωτερική μνήμη των ανθρώπων. Έτσι λέμε ότι η ανθρώπινη μνήμη προσαρμόζεται στην τεχνολογία των επικοινωνιών! 5

Υπολογιστές στην περίοδο της Αναγέννησης Τα <Κόκκαλα του Νέπιερ>,1610μ.Χ. Ο γνωστός από τη δημιουργία των Νεπερίων λογάριθμων Σκώτος μαθηματικός Τζον Νέπιερ βασίστηκε σε ένα αρχαίο Ινδικό σύστημα υπολογισμών και δημιούργησε ένα αβάκιο με ράβδους, που έμεινε στην Ιστορία με την ονομασία «Κόκκαλα του Νέπιερ»,επειδή οι ράβδοι του ήταν κοκάλινες. Με τα «κόκκαλα» αυτά ήταν δυνατός ο σχετικά εύκολος υπολογισμός γινομένων αλλά και πηλίκων. Η μέθοδος αυτή ήταν αρκετά δημοφιλής και την χρησιμοποιούσαν μέχρι και τον 20ο αιώνα σε πολλές χώρες, ειδικά στο Ηνωμένο Βασίλειο. Στα «κόκκαλα του Νέπιερ» έγιναν, με την πάροδο του χρόνου, αρκετές βελτιώσεις, ώστε να έχουν καλύτερη αναγνωσιμότητα και να μπορούν να χρησιμοποιούνται και για άλλους υπολογισμούς, όπως πχ για τον υπολογισμό της τετραγωνικής ρίζας ενός αριθμού. Η μηχανή του Pascal, 1645 O Γάλλος μαθηματικός Μπλέζ Πασκάλ (Blaise Pascal) κατασκεύασε το 1645 την πρώτη αληθινή αριθμομηχανή, η οποία επονομάστηκε Πασκαλίνα (Pascaline). Με τη μηχανή αυτή μπορούσε κάποιος να κάνει (σχετικά) εύκολα μαθηματικούς υπολογισμούς. Η μηχανή του Pascal είχε τροχαλίες, τις οποίες, όταν περιέστρεφε ο χρήστης εμφάνιζαν τα αποτελέσματα. Η μηχανή είχε μικρές διαστάσεις και μπορούσε εύκολα να χωρέσει σε ένα μικρό τραπέζι. Ο αρχικός <υπολογιστής> είχε πέντε γρανάζια (με αποτέλεσμα να μπορεί να κάνει υπολογισμούς με σχετικά μικρούς αριθμούς ), αλλά κατασκευάστηκε και σε παραλλαγές με έξι και οκτώ γρανάζια. Η μηχανή εκτελούσε δύο πράξεις πρόσθεση και αφαίρεση. Στο επάνω μέρος υπήρχε μια σειρά από οδοντωτούς τροχούς (γρανάζια), που το καθένα περιείχε του αριθμούς από 0 έως 9. Ο πρώτος τροχός συμβόλιζε τις μονάδες, ο δεύτερος τις δεκάδες, ο τρίτος τις εκατοντάδες, κ.ο.κ. Η μηχανή του Leibniz, 1674 Ο Leibniz, το 1674, τελειοποίησε τη μηχανή του Pascal ώστε να μπορεί να εκτελεί πολλαπλασιασμούς και διαιρέσεις. Στα αρχικά στάδια της καριέρας του, επινόησε το δυαδικό αριθμητικό σύστημα που αποτελεί μέχρι σήμερα τη βάση για τις γλώσσες προγραμματισμού των υπολογιστών. 6

Η Αναλυτική Μηχανή του Μπάμπατζ, 1822 Κύριο άρθρο : Αναλυτική Μηχανή Ο 19 ος αιώνας ήταν ο Αιώνας του Ατμού, μια και είχαν δημιουργηθεί πάρα πολλές μηχανές που εργάζονταν αυτόματα με ατμό. Ο Βρετανός μαθηματικός Τσαρλς Μπάμπατζ (Charlew Babbage) σχεδίασε μια αυτόματη μηχανή, του θα εργαζόταν με ατμό και θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την εκτέλεση υπολογισμών. Οι ιδέες του ήταν πολύ πρωτοποριακές, με αποτέλεσμα να μην είναι δυνατή η πραγματοποίηση τους λόγω των περιορισμών της τεχνολογίας της εποχής. Έτσι, η Αναλυτική Μηχανή του Μπάμπατζ έμεινε μόνο στη θεωρία και δεν κατασκευάστηκε ποτέ, παρά τις προσπάθειες του δημιουργού της. 7

1 η Γενιά Υπολογιστών (1946-1956) Το μετά το τέλος του Β Παγκοσμίου Πολέμου οι Ηνωμένες Πολιτείες χρειάζονταν μια συσκευή η οποία να βοηθά τους στρατιωτικούς στους υπολογιστές για να βρίσκουν τα όπλα τους τα στόχο με μεγαλύτερη ακρίβεια. Για πρώτη φορά δημιουργήθηκε ένα τεράστιο μηχάνημα που αντί για μηχανικά μέρη χρησιμοποιούσε ηλεκτρονικές λυχνίες, κατασκευασμένες από τον Λι Ντε Φορε. Ο πρώτος ηλεκτρονικός υπολογιστής ονομάστηκε ENIAC Ο ENIAC ήταν τεράστιος σε μεγε8ος (καταλάμβανε έναν ολόκληρο όροφο ), και έπρεπε να τον ελέγχουν συνεχώς ειδικοί επιστήμονες. Συχνά,επίσης,καίγονταν οι λυχνίες του και έπρεπε να τις αντικαταστούν Ακόμα και ο πιο ταπεινός σημερινός υπολογιστής είναι χιλιάδες φορές καλύτερος από τον ENIAC ως προς τις δυνατότητες.ήταν, όμως η πρώτη σοβαρή προσπάθεια δημιουργίας υπολογιστικής μηχανής 2 η Γενιά Υπολογιστών (1956-1963) Την περίοδο αυτή οι λυχνίες αντικαθίστανται από τρανζίστορς.οι ηλεκτρονικές αυτές κατασκευές (κρυσταλοειδή όπως της ονομάζουν οι ηλεκτρονικοί) επιτρέπουν τη δημιουργία μικρότερων και ταχύτερων υπολογιστών.το 1956 στο Τεχνολογικό Ινστιτούτο Μασαχουσέτης κατασκευαστικέ ο πρώτος ηλεκτρονικός υπολογιστής που λειτούργησε με τρανζίστορς ο TX-0 Τα τρανζιστορ χρησιμοποιήθηκαν (και χρησιμοποιούνται ακόμη )σε πάρα πολλές συσκευές.επέτρεψαν τη δημιουργία ραδιοφώνων αρκετά μικρών ώστε να μπορούν οι άνθρωποι να τα κουβαλούν μαζί τους (φορητά ραδιόφωνα), και πολλές φορές, ακόμη και σήμερα τα φορητά ραδιόφωνα αποκαλούνται τρανζιστορ 3 η Γενιά (1964-1971) Το 1958 ο Jak Kilby της εταιρίας του TEXAS Instryments κατάφερε να δημιουργήσει κάτι που θα άλλαζε τον κόσμο τον ηλεκτρονικών για πάντα.κατασκεύασε το πρώτο Ολοκληρωμένο Κύκλωμα συνδυάζοντας τρανζιστορ,πυκνωτές αντιστάτες και άλλα ηλεκτρονικά εξαρτήματα όλα τοποθετημένα στο ίδιο κομμάτι από πυρίτιο.το δημιούργημα του Κιλμπυ επέτρεψε στους επιστήμονες να κατασκευάσουν υπολογιστές τόσο μικρός ώστε να μπορούμε ακόμη και να τους μεταφέρουμε.χρησιμοποιείτε επίσης σε μια πληθώρα άλλων εφαρμογών, όπως τηλεπικοινωνίες, πολυμέσα, ακόμη και παιχνίδια. 4 η Γενιά (1971- σήμερα) Οι υπολογιστές που έχουμε σήμερα ανήκουν στην 4 η γένια κάθε ένας από αυτούς είναι εφοδιασμένος με επεξεργαστη (cpu)έχει τη δική του μνήμη,μονάδα 8

αποθήκευσης πληροφοριών, οθόνη και κάποιο είδος μέσου για να δίνουμε πληροφορίες στον υπολογιστή(πληκτρολόγιο, πενάκι,ποντίκι κλπ) Συμφώνα με το νόμο του Moore κάθε 18 περίπου μήνες η ισχύς των παραγόμενων υπολογιστών διπλασιάζεται. Έτσι, γίνετε αντιληπτό γιατί ένας υπολογιστής που αγοράζετε σήμερα είναι περίπου δυο φορές ταχύτερος από έναν υπολογιστή της ίδιας κατηγορίας που αγοράστηκε πριν ενάμιση χρόνο. 9