История и инфраструктура интернета как предпосылка формирования технологий машинного обучения и искусственного интеллекта Текст научной статьи по специальности «Социологические науки»

УДК: 004.771

DOI: 10.24412/2414-9241-2024-10-87-97

ИСТОРИЯ И ИНФРАСТРУКТУРА ИНТЕРНЕТА КАК ПРЕДПОСЫЛКА ФОРМИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЙ МАШИННОГО ОБУЧЕНИЯ И ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА

Интернет является символом последней промышленной революции. Он сделал возможным появление самых продвинутых информационно-коммуникационных технологий современности, к которым относятся искусственный интеллект и связанная с ним технология машинного обучения. Знание основных особенностей инфраструктуры Интернета, а также его эволюции позволяет лучше понять контекст, в котором зародились вышеупомянутые технологии. В своем развитие Интернет прошел несколько этапов. Современным этапом в развитии Интернета стал так называемый Интернет вещей, основанный на «умных» технологиях. С его появлением обыденные вещи стали приобретать свойства дистанционно управляемых объектов, функционирование которых можно запрограммировать с использованием, например, искусственного интеллекта или беспроводной связи. В центре внимания таких устройств стоит понятие «умный», т.е. способный подчиняться на расстоянии своему хозяину. Интернет вещей использует технологии искусственного интеллекта и машинного обучения для управления более сложными объектами и процессами, такими как компьютерное зрение, определение вредоносных программ, распознавание речи, обеспечение безопасности. Целью данной статьи является исследование особенностей инфраструктуры

Ольга Анатольевна Игнатьева

кандидат социологических наук,

доцент кафедры политического управления

Санкт-Петербургского государственного

университета,

Санкт-Петербург, Россия;

e-mail: [email protected]

и истории Интернета как основной предпосылки становления технологий искусственного интеллекта и машинного обучения.

Ключевые слова: Интернет, DARPA, протокол, машинное обучение, искусственный интеллект, интернет вещей, умные технологии.

Появление глобальной сети компьютеров (Интернет) стало основой тренда цифровизации, который вместе с глобализацией стал ведущим фактором трансформации всех сфер жизнедеятельности общества в конце XX — первой четверти XXI в. Интернет как перспективная технология не сразу привлек внимание общественности и бизнеса. Например, после своего возникновения в 1969 г. в исследовательском центре DARPA6 при Министерстве обороны США монополист в области телекоммуникационного вещания ATT и производитель программного обеспечения «Майкрософт» отказались от приобретения данной технологии, так как не нашли в ней перспектив для развития своего бизнеса. «Интернет начался как серия экспериментов в области межличностного взаимодействия, частично вдохновленных основополагающей работой Клейкрока по теории коммутационных пакетов и концепцией Ликлайдера о "галактической" сети» (Wong, 2005: 17).

Первоначально сеть Интернет получила название по имени ведомства, при участии которого была создана, — APRANET, и первые сообщения внутри этой сети были между сотрудниками Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA) и Стэнфордского исследовательского института (SRI). Еще долгое время данная сеть была достоянием только американского общества и ее использование было строго ограничено кругом ученых, исследователей и студентов. В этот период времени делаются первые попытки упорядочить деятельность по развитию Интернета — возникают первые рабочие группы. Так, например,

DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) — Агентство перспективных исследовательских проектов при Министерстве обороны США. — Примеч. авт.

в 1984 г. DARPA и ряд известных дизайнеров учредили Комитет по деятельности Интернета, в состав которого входили различные рабочие группы, а в 1984 г. была создана Рабочая группа инженеров Интернета (IETF), которая руководила разработкой технических стандартов. В 1970-е гг. группой инженеров были созданы два протокола — TCP/IP, которые впоследствии стали основой для осуществления коммуникации в сети Интернет. DARPA продолжало финансирование развития сети с использованием разных технологий (пакетной радиосвязи и спутниковой связи). Однако на заре становления Интернета речи об использовании беспроводной связи для данного типа коммуникации не шло.

Отцом-основателем системы присвоения доменов и IP-адресов считается Джон Постел, профессор технических наук университета Южной Калифорнии. В период становления APRANET он работал по контракту с DARPA и сделал коммуникацию в сети более упорядоченной. В 1993 г. Национальный научный фонд (NSF) поручил управление системой доменных имен (DNS) американской компании Network Solutions, Inc. Параллельно с существованием APRANET Национальный научный фонд США c 1984 г. развивал свою сеть NSFNET с большей пропускной способностью, которая в 1990 г. заменила APRANET и стала основой для современного Интернета.

Новым этапом в развитии Интернета стало изобретение в 1994 г. Всемирной паутины (World Wide Web — www) Тимом Бернерсом-Ли. Часто этот год считается началом рождения Интернета в современном понимании, однако теперь нам известно, что Интернет возник ранее, но его широкое распространение стало возможным только после создания распределенной системы, связавшей воедино миллионы веб-серверов. «Компьютерные сети, открытое программное обеспечение (включая протоколы Интернета), быстрое развитие цифрового переключения и способность передачи в телекоммуникационных сетях привели к грандиозному росту Интернета после его приватизации в 1990-х гг.)» (Кастельс, 2020: 109). Сегодня Интернет по праву

считается не просто общественным благом, но достоянием всего человечества — без него невозможно представить жизнь современного человека, и даже выросло новое поколение, которое в научной литературе обозначено как цифровое поколение, цифровые аборигены или поколение Ъ (ТоЬИкоуа е! а1., 2020).

Дальнейшее развитие Интернета связано с появлением беспроводных технологий, которые прибавили миллионы новых узлов к существующей сети, а также созданием умных вещей, сделавших нашу жизнь более комфортной и автоматизированной. Однако прежде чем перейти к рассмотрению этих этапов в развитии Интернета, необходимо представить его структуру. Это позволит лучше представить, как новые технологии способствуют разрастанию глобальной сети.

На рис. 1 представлена базовая архитектура сети Интернет.

Рис. 1. Базовая архитектура сети Интернет (источник: Wong K. D. Wireless Internet Telecom. Norwood, MA: Artech House,

2005. P. 27)

Обычно считается, что сеть Интернет состоит из хостов, к которым относятся пользователи и серверы, и маршрутизаторов.

Однако на самом деле связь осуществляется через коммерческие компании (ISP-интернет-провайдеры). Эти интернет-провайдеры связаны между собой сетью маршрутизаторов высокой мощности. На практике эта магистральная сеть представлена сетями интернет-провайдеров разных уровней: региональными (Tier 1), национальными (Tier 2) и глобальными (Tier 2), которые представляют транзитное переключение для интернет-провайдеров более низкого уровня. На рис. 1 транзитное соединение показано стрелками, указывающими от интернет-провайдера более низкого уровня к интернет-провайдеру более высокого уровня, а одноранговые соединения показаны пунктиром. Интернет-провайдеры могут использовать как реально существующие сети проводов, так и беспроводное соединение, основанное на возможностях строительства специализированных станций и спутниковых технологиях, которые представляют новый этап с точки зрения технологического развития Интернета. Речь о них пойдет далее.

Новый этап в развитии Интернета связан с возможностью беспроводной передачи данных с использованием беспроводных сетей. Беспроводной Интернет доставляется посредством радиоволн, сигналов спутника или Wi-Fi. Переход на этот этап развития Интернета связан с появлением и развитием мобильной связи. Появление беспроводного Интернета значительно увеличило количество подключений к Интернету. Однако передача данных через мобильные устройства стала возможной не сразу, а только с приходом технологий 3G (мобильная связь третьего поколения).

Появление концепции сотовой связи в 1970-х гг. ознаменовало начало в разработке современных технологий беспроводных связей. Так появилась технология беспроводной связи 1G (мобильная связь первого поколения). В концепции сотовой связи предполагалось использования множества базовых станций, но с ограниченной зоной покрытия. Такая система позволяла использовать те же пары частотных каналов в одной соте, чтобы затем использовать их в другой соте повторно. «Частотные

каналы — это диапазоны частот, используемые в беспроводной связи и отделенные друг от друга достаточно далеко от других частотных каналов, так что интерференция между ними ограничена» (Wong, 2005: 36). Концепция сотовой связи позволяет повторно использовать частоты, значительно увеличивая пропускную способность системы. Несмотря на инновационность концепции сотовой связи, она не решает проблему передачи обслуживания (handoff) эффективным способом от станции к станции при перемещении на местности. Системы беспроводной связи 1G основаны на аналоговой телефонии.

Беспроводная связь 2G (мобильная связь второго поколения) уже использует цифровые телефонные технологии. «В этих системах используются цифровые речевые кодеры (кодеры / декодеры) и информационные потоки в закодированном виде, а также новейшая цифровая обработка сигналов. Новейшее оборудование поддерживает растущие вычислительные требования» (Wong, 2005: 38). В случае данной технологии используется мягкая передача обслуживания, т.е. мобильный телефон может обмениваться данными с системой через несколько базовых станций одновременно. Он выбирает в конечном итоге одну базовую станцию, отбрасывая остальные, и завершает передачу соединения.

1998 год считается годом перехода к использованию беспроводных технологий 3G (мобильная связь третьего поколения). Первоначально идея перехода на этот тип связи заключалась в создании единой глобальной сети. В ее разработке участвовал Союз электросвязи (ITU), которому предстояло выбрать из нескольких предложений разработчиков наиболее оптимальное или найти единство в этих предложениях. Однако данная цель не была достигнута. Было выбрано несколько предложений, среди которых лидировали множественный доступ с разделением каналов (WCDMA) и предложения CDMA2000.

Беспроводная технология 3G была основана на идее передачи данных между мобильными устройствами, в отличие от технологий 1G и 2G, предназначенных для телефонии. Первым способом

передачи данных между мобильными устройствами была технология Bluetooth. Далее были разработаны стандарты передачи данных, такие как IEEE 802.16 и IEEE 802.207. В стандарте 3G представлено три типа беспроводных сетей. Первый — это WWAN (Wireless Wide Area Network) — с охватом обслуживания несколько километров, например GSM. Второй тип — WLAN (Wireless Local Area Network) распространяется на несколько сотен метров. И, наконец, WPAN (Wireless Personal Area Network) может передать данные на расстоянии нескольких метров, например Bluetooth.

Следующим этапом в развитии технологий осуществления связи в Интернете является переход к беспроводной связи четвертого и пятого поколения (4G и 5G, соответственно).

В 2008 г. Международный союз электросвязи (ITU) ввел новые требования мобильной широкополосной связи 4G. Был принят документ «Международные мобильные телекоммуникации — Продвинутый уровень» (IMT-Advanced), установивший требования к скорости передачи данных для этого стандарта связи. Так, скорость передачи данных для малоподвижных объектов составляла 1 Гбит/с, а для тех, кто находится в пути, 100 Мбит/с. Этот тип связи основан на пакетной передаче данных, для пересылки которых используется протокол IPv4, с 2012 г. IPv6. «Ожидается, что долгосрочная эволюция (LTE) этих систем приведет к созданию системы 4G, обеспечивающей скорость до 100 Мбит/с на восходящем канале и до 1 Гбит/с на нисходящем канале. Решения будут основаны на сочетании форматов сигналов с несколькими несущими и пространственно-временными сигналами. Сетевые архитектуры включают макро-, микро- и пи-косотовые сети, а также домашние (HAN) и персональные сети (PAN)» (Glisic, Weiga, 2009: 1).

Беспроводные технологии 5G (мобильная связь пятого поколения) основаны на стандарте 5G/IMT-2020. Этот тип технологий

IEEE — Институт электротехники и электроники. — Примеч. авт.

должен обеспечить большую пропускную способность для данных, передаваемых между устройствами, а также прямое соединение между абонентами. Также этот тип технологий должен уменьшить время задержки данных в пути и расход энергии батарей, что имеет положительное влияние на Интернет вещей. «Архитектуры 5в должны поддерживать платформы больших данных для обработки измерений, трассировок, журналов и данных конфигурации всей сети, обеспечивая основу для автоматического принятия решений» (Моуэеп, вшррош, 2018: 249).

Новым этапом в развитии Интернета стал так называемый Интернет вещей, основанный на «умных» технологиях. С его появлением обыденные вещи стали приобретать свойства дистанционно управляемых объектов, функционирование которых можно запрограммировать с использованием, например, искусственного интеллекта или беспроводной связи. В центре внимания таких устройств стоит понятие «умный», т.е. способный подчиняться на расстоянии своему хозяину. Умные характеристики имеют как средства передвижения и производства, так и некоторые привычные домашние объекты. Умные технологии рассматриваются как основа четвертой промышленной революции. В умные вещи встроено программное обеспечение, что и объясняет их управляемость.

«Интернет вещей относится к вещам из нашей повседневной жизни, начиная с умных бытовых устройств, таких как умные лампочки, умные выключатели, умные счетчики, умные холодильники, умные духовки, кондиционеры, датчики температуры, детекторы дыма, камеры интернет-протокола (1Р) и некоторые более продвинутые устройства, такие как радиочастотная идентификация (КБГО), мониторы, датчики, используемые на парковках, и множество других сенсорных устройств» (Farooq е! а1., 2022: 90). Умные устройства создают огромные объемы данных, что обуславливает проблему для их обработки. Для ее решения были проанализированы разные характеристики растущего Интернета вещей, такие как протоколы, архитектура,

коммуникация, программное обеспечение, защита и конфиденциальность (Tariq et al., 2019: 1788). Интернет вещей использует технологии искусственного интеллекта и машинного обучения для управления более сложными объектами и процессами, такими как компьютерное зрение, определение вредоносных программ, распознавание речи, обеспечение безопасности.

Таким образом, Интернет, возникший в 1969 г. как технология для коммуникации на расстоянии между компьютерами, постепенно стал одной из ведущих технологий, без которых невозможно представить жизнь современного общества. В данной статье история Интернета рассмотрена с точки зрения эволюции технологий, которые поддерживали его на разных этапах становления: от технологий Ethernet до беспроводных технологий и Интернета вещей с использованием искусственного интеллекта. Конечно, Интернет — это не только технологии, которые делают его возможным, но и контент и его эволюция, но исследование изменения контента, а также компаний, его обеспечивающих, не входит в рамки исследования данной статьи.

Список литературы

Кастельс М. Власть коммуникации. М.: Изд. дом Высшей школы экономики, 2020. 594 с.

Farooq U., Tariq N., Asim M., Baker Th., Al-Shamma'a A. Machine learning and the Internet of Things security: Solutions and open challenges // Journal of Parallel and Distributed Computing. 2022. Vol. 162. P. 89-104. https://doi.org/10.1016/j. jpdc.2022.01.015

Glisic S. G., Veiga B. L. Advanced wireless networks: 4 G technologies. Chichester, UK: John Wiley & Sons Ltd, 2009. 863 р.

Moysen J., Giupponi L. From 4G to 5G: Self-organized network management meets machine learning // Computer Communications. 2018. Vol. 129. P. 248-268. https://doi.org/10.1016/jxomcom.2018.07.015

Tariq N., Asim M., Al-Obidient F., Farooqi M., Baker Th., Hammodeh M., Ghafir I. The Security of Big Data in Fog-Enabled IoT Applications Including Blockchain: A Survey // Sensors. 2019. Vol. 19, no. 8. P. 1788. https://doi.org/10.3390/ s19081788

Tolstikova I., Ignatjeva O., Kondratenko K., Pletnev A. Generation Z and Its Value Transformations: Digital Reality Vs. Phygital Interaction // Digital Transformation and Global Society. Springer Nature, Switzerland AG, 2020. P. 4761. https://doi.org/10.1007/978-3-030-65218-0 URL: https://link.springer.com/ book/10.1007/978-3-030-65218-0 (дата обращения: 20.04.2024).

Wong K. D. Wireless Internet Telecom. Norwood, MA: Artech House, 2005. 250 p.

HISTORY AND INFRASTRUCTURE OF THE INTERNET AS A PREREQUISITE FOR THE FORMATION OF MACHINE LEARNING AND ARTIFICIAL INTELLIGENCE TECHNOLOGIES

Olga A. Ignatjeva

PhD in Sociology,

Associate Professor of Political Governance Department, St. Petersburg State University, St Petersburg, Russia; e-mail: [email protected]

The Internet is a symbol of the latest industrial revolution. It made possible the emergence of the most advanced information and communication technologies of our time, which include artificial intelligence and related machine learning technology. Knowledge of the basic features of the Internet infrastructure, as well as its evolution, allows us to better understand the context in which the above-mentioned technologies originated. The Internet has gone through several stages in its development. The modern stage in the development of the Internet has become the so-called Internet of Things, based on "smart" technologies. With its advent, everyday things began to acquire the properties of remotely controlled objects, the functioning of which can be programmed using, for example, artificial intelligence or wireless communications. The focus of such devices is the concept of "smart", i.e. capable of obeying his master at a distance. The Internet of Things uses artificial intelligence and machine learning technologies to manage more complex objects and processes, such as computer vision, malware detection, speech recognition, and security. The purpose of this article is to study the features of the infrastructure and history of the Internet as the main prerequisite for the development of artificial intelligence and machine learning technologies. This article examines the history of the Internet from the point of view of the evolution of technologies that supported it at different stages of its development: from Ethernet technologies to wireless technologies and the Internet of things using artificial intelligence. Of course, the Internet is not only about the technologies that make it possible, but also about the content and its evolution, but exploring the change in content and the companies that provide it is beyond the scope of this article.

Keywords: Internet, DARPA, protocol, machine learning, artificial intelligence, Internet of things, smart technologies.