Infotehnoloogia

Infotehnoloogia ehk IT (inglise keeles information technology) on rakendusteadusharu, mis kasutab arvuteid või arvutisüsteeme informatsiooni kogumiseks, talletamiseks, töötlemiseks ja edastamiseks . Infotehnoloogia seisneb tarkvara kasutamises riistvaralise tegevuse juhtimisel.

Valdkonna määratlus

Inimkond on info kasutamisega tegelenud üle 5000 aasta. Tänapäeva mõistes sai infotehnoloogia tähenduse 1958. aastal. Harvard Business Reviews selle üles täheldanud autorid Harold J. Leavitt ja Thomas L. Whisler kirjutasid oma artiklis "Uus tehnoloogia ei oma veel laialdaselt kasutatavat nimetust. Me nimetame selle infotehnoloogiaks (IT)."

Infotehnoloogia kui interdistsiplinaarne valdkond tugineb kolmele sambale:

1. arvutitehnika/-tehnoloogia – programmeeritav, mitmete arvutite kasutamine andmete kogumiseks, talletamiseks ja edastamiseks. Muudab andmed – toored faktid ja pildid – informatsiooniks, mida saame kasutada;
2. kommunikatsioonitehnoloogia – koosneb seadetest ja süsteemidest (elektromagnetilistest seadmetest, optilistest fiibritest) ehk kõigest, mis on mõeldud info edastamiseks teatud vahemaade taha. Siinkohal on mõistlik käsitelda ka interneti mõju (mille kaudu saab samuti infot vahetada ja talletada);
3. infoteadus – andmete muutmine informatsiooniks ehk organiseeritud, analüüsitud ja parandatud ja andmete esitamine.

Sageli on kombeks klassifitseerida infotehnoloogiat (IT) info- ja kommunikatsioonitehnoloogia (IKT) alamvaldkonnana. Kuigi need on omavahel väga tihedalt seotud, siis antud artiklis käsitletakse peamiselt infotehnoloogiaga seonduvaid aspekte ehk lähenemine on arvutite/arvutisüsteemide keskne.

Ajalugu

Von Neumanni arhitektuuri skeem

Koopia ühest varaseimast Rooma arvelauast

Infotehnoloogia ajaloo klassifitseerimine põhineb abstraktsel tasemel von Neumanni arvuti arhitektuuril.

Infotehnoloogia ajaloos eristatakse nelja perioodi vastavalt inimkonna poolt andmete kogumiseks, töötlemiseks, talletamiseks ja edastamiseks kasutatud tehnoloogiale:

1. agraarajastu (3000 eKr – 1450 pKr);
2. mehaaniline ajastu (1450–1840);
3. elektromehaaniline ajastu (1840–1940);
4. elektrooniline ajastu (1940– …).

Agraarajastu (3000 eKr – 1450 pKr)

Agraarajastul hakkasid inimesed esmakordselt üksteisega kirjalikult suhtlema kasutades sõnu. Varem kasutati kirjalikul suhtlemisel vaid piltide või jooniste abi. Varaseimad sellelaadsed ilmingud on täheldatud ligi 5000 aastat tagasi sumerite ühiskonnas Mesopotaamia aladel (umbes nüüdisaegse Iraani lõuna poolsematel aladel). Teadaolevalt on sumerid esimene rahvas, kes hakkasid info talletamiseks kasutama kirjatehnikat.

Usutavasti mõningate kontaktide olemasolu tõttu sumerite rahvaga hakkasid ka foiniiklased vahetult enne sumerite ühiskonna lagunemist tegelema oma kirjatehnika arendamisega. Foiniiklased küll lõid tänapäevase tähestiku eelkäija ehk kasutasid kirjatehnika õpetamiseks sümboleid, mitte sõnu, nagu sumerid. Tänu foiniiklastele, kes suuremalt jaolt on ajaloos tuntud meresõitjatena, levis kirjatehnika kiirelt nende Vahemere ääres olevate kaubanduspartneriteni. Foiniikia tähestikku hakkasid laialdaselt kasutama paljud rahvad, sealhulgas kreeklased, kelle mõjul jõudis see omakorda roomlasteni. Roomlased kujundasid tähestikust mõne aja pärast välja oma versiooni, andes foiniikia tähestikus olevatele sümbolitele ladinapärased tähendused ja nimetused. Sedasi panid roomlased aluse kaasaegsele ladina tähestikule.

Kirjatehnika areng tõi endaga kaasa ka kirja ülestähendamise ja kogumise arengu. Kirjutusvahendid ja paberid muutusid kiiresti lahutamatuks osaks ühiskonna infokogumiseses. Agraarajastu kirjatehnika ei hõlmanud algul küll muudatusi vanaaegses nummerdamissüsteemis, mis toimis piirkonniti väga erineva põhimõtte järgi. Vajadus selle järele sündis alles pärast esimeste kalkulaatorite kasutuselevõttu ehk arvelaudade laialdasemat levikut.

Mehaaniline ajastu (1450–1840)

Infotehnoloogia mehaaniline ajastu algas nn esimese infoplahvatusega. Saksa leiutaja ja trükkal Johannes Gutenberg leiutas 15. sajandi keskel trükitehnoloogia, mis võimaldas toota pabermaterjalidest massiliselt koopiaid. Umbes samal ajal arenesid välja esimesed mehaanilised arvutid ja sellega seonduvad ametid. Algselt nimetati numbritega tegelevaid inimesi lihtsalt arvutiteks. Esimesed analoogarvutitega tööpõhimõttelt sarnanevad esemed olid väga lihtsa ehitusega, näiteks nihikud ja joonlaua slaiderid. Pärast 17. sajandi algusaastaid ilmusid analoogarvutite komplekssemad versioonid – esimesed täismehaanilised kalkulaatorid, mis teostasid etteantud tehteid või ülesandeid vastavalt programmile või konfiguratsioonile. Tuntuimad neist olid Pascali ja Leibnizi masinad, samuti Charles Babbage'i diferentsiaalmasin. Mehaaniliste arvutite suurimad probleemid olid robustsus, kiire kuluvus, väikse kiirus ja operatsioonide piiratud hulk. Ajastu lõpuks asuti üha rohkem mehaanilisi komponente asendama elektroonilistega. Arenes välja binaarloogika, mida hakati programmide käitamisel laialdaselt kasutama. Samuti eri diferentsiaalsed ja analüütilised masinad, mis mehaaniliselt olid väga komplekssed ja sarnanesid tööpõhimõtte poolest tänapäeva arvutitega.

Elektromehaaniline ajastu (1840–1940)

Kuigi 19. sajandi lõpus ja 20. sajandi algul osati elektrit juba võrdlemisi hästi kasutada, siis raskused seisnesid paljuski: 1. teatud mehaaniliste komponentide asendamises elektroonilistega; 2. elektrooniliste komponentide puudumises.

Selle ajastu üheks tunnuseks on kiire infotehnoloogia areng eri sektorites ja suundades.

Telekommunikatsioon

Industriaalajastu algusega 18. sajandil sai alguse ka erinevate kommunikatsioonivahendite kasutamine. Telekommunikatsioonivahendite esiletõusuga tekkis vajadus paremate informatsiooni haldamise ja edastamise süsteemide järele. Telegraafiga, mida võib pidada esimeseks kommunikatsioonivahendite buumi eestvedajaks, (leiutatud 19. sajandi algul) polnud võimalik kiiresti edastada sõnumeid ning lisaks vajas see ka kokkuleppelist süsteemi info edastamiseks. Põhjus seisnes telegraafi tööpõhimõttes - infot oli võimalik edasi anda elektriimpulsside abil vaid kriipsude või punktidega (Morse kood, 1835). Telefonide ja raadio kasutamine nõudis veelgi paremat elektriimpulsside kasutamise oskust, sest vaja oli teada, kuidas muundada heli elektrilisteks impulssideks ja omakorda kuidas muundada elektrilisi impulsse heliks.

Informatsiooni töötlemine ehk elektromehaaniline arvutamine

Tekkisid esimesed ettevõtted, mis hakkasid pakkuma teenuseid ja tooteid elektromehaaniliste arvutuste tegemiseks. Tuntuim neist oli IBM, kes täiustas elektromehaaniliste seadete info kogumise ja töötlemise protseduure ja võttis oma ala pioneerina kasutusele elektromehaanilise tabulaatori (nimetati Census Machine).

Esimesed kaasaegsed arvutid ja arvutisüsteemid

Esimesed elektroonilised arvutid, nagu Mark I või ENIAC, omasid tööpõhimõttelt sarnaste funktsioonidega komponente ja arhitektuuri nagu nüüdisaegsed arvutidki.

Elektrooniline ajastu (1940–…)

Esimesed katsetused

1940. aastate algul tehti esimesed katsed luua täiselektroonilist arvutit, mis info salvestamise ja töötlemise protseduurides ei sõltuks mehaanilistest osadest. Tol ajal oli kõige suuremaks probleemiks arvutite massiivsus – nad võtsid terve ruumi enda alla.

Esimeseks laiaotstarbeliseks arvutiks peetakse 1946. aastal valmis saanud ENIAC (ingl. the Electronic Numerical Integrator and Computer). ENIAC oli mõeldud militaarotstarbelisteks rakendusteks, nagu suurtükiväe kaudtule koordinaattabelite arvutamine, aga oli programmeeritav täitma ükskõik millist funktsiooni. ENIAC oli kõigist varasematest elektromehaanilistest arvutitest ühe magnituudi võrra kiirem. Selle kõige suuremaks puuduseks oli mälu puudumine ehk ta polnud võimeline varasemaid arvutis käitatud programme enam käitama.

Paralleelselt ENIAC-i tegemisega käis töö ka EDVAC-i (the Electronic Discreet Variable Computer) ehitamisega. EDVAC pidi olema esimene sisseehitatud mäluga arvuti. 1945. aastal ilmus John von Neumann aruanne "The Report on the EDVAC", kus ta kirjeldas kiiresti töötava, automatiseeritud, digitaalse süsteemi tööpõhimõtet. See tekitas üleilmset vastukaja ja pani aluse kaasaegsete arvutite arhitektuurile. Britid kasutasid aruandes olevat infot ning suutsid esimestena 1948. aastal valmis teha oma enda arvuti prototüübi Mark I, selle üldkasutatav versioon ehitati aasta hiljem USA-s. Järgnevad aastad tõid turule arvutite kommertsversioonid, mis olid valmis ka erasektori vajadusi rahuldama.

Digitaalsete arvutussüsteemide võidukäik

1950. aastatest sai alguse väga kiire infotehnoloogia ja arvutite areng – järk-järgult hakati üha rohkem komponente välja vahetama paremate vastu (nt vaakumtorud transistoride vastu), arvutid muutusid kommertsiaalsemaks ja loodi esimesed tänapäeva infotehnoloogia tööriistad (programmeerimiskeeled, andmebaasid, operatsioonisüsteeemid, internet).

Maakera elanikkonna tekitatud ja kasutatud info hulk kasvab tohutul kiirusel kogu aeg. Alates kirjutus- ja paljundusmasinatest kuni arvutivõrkudeni ja andmebaasideni on kõik need seadmed aidanud tõhustada info salvestamise protsesse ja teistele täpsel kujul edastamist. 1980. aastatest peale on odavate arvutite ja telekommunikatsioonisüsteemide areng teinud juurdepääsu informatsioonile veelgi kiiremaks. Suurem osa meie infost on salvestatud digitaalsel kujul arvutites või "hõljub pilvedes".

Tänapäevane infotehnoloogia

Andmete kogumine

 Pikemalt artiklis Andmehõive

Tänapäeval on võimalik andmeid koguda seadmetelt, millele on olemas mälu või võrguühendus andmete edastamiseks kogumispunkti. Välised andmekandjad ja internet on muutnud andmete kogumise kiireks ning iga päev talletatakse üha rohkem andmeid ümbritseva keskkonna ja meie endi kohta, näiteks jälgimiskaameratega avalikes kohtades või külmkapiga inimeste eluruumides.

Andmete salvestamine

Andmete salvestamise seadmed olenevad salvestatava mälu hulgast. Tüüpiliselt kasutavad seadmed väiksemate andmemahtude talletamiseks endale kaasaantud mäluseadmeid, olgu selleks parasjagu kõvakettad või RAM, suuremate andmemahtude jaoks kasutatakse rohkem servereid või väliseid mäluseadmeid (SSD, HDD jne).

Andmete korrastatud viisil salvestamiseks ehk informatsiooni muutmiseks (teisisõnu korrastatud, kasulike andmete saamiseks) kasutatakse andmebaasiprogramme. Andmebaaside ülesehitus ja tüübid sõltuvad talletatavate andmete liigist ja vajadusest. Näiteks raamatukogu võib omada andmebaasi, kus on kirja pandud iga raamatu pealkiri, autor ja väljaandmise kuupäev ning sellest tavaliselt neile ka piisab. Üksikasjalikum andmebaas näiteks mõne luureagentuuri poolt võimaldaks aga näha, kui sagedasti mingit raamatut välja laenutatakse, ning sedasi teha kaudseid järeldusi mõne inimese intelligentsuse kohta. Erasektor kasutab andmebaase näiteks oma klientide ja kontaktide nimekirjade korraldamiseks.

Andmete hoidmine andmebaasides aitab kõikidel organisatsioonidel efektiivsemalt tegutseda.

Andmete töötlemine

 Pikemalt artiklis Andmetöötlus

Tänapäeval sõltub andmete töötlemise efektiivsus suuresti tarkvarast. Mida paremini on tarkvara kirjutatud ehk optimeeritud seadmele vastavaks, seda töökindlamalt ja sujuvamalt saab mikroprotsessor arvutusprotsessidega hakkama. Halvasti kirjutatud tarkvara röövib suure osa arvuti arvutusvõimsusest, jättes vähem võimekust muude protsesside juhtimiseks. Tüüpiliselt töödeldakse andmeid mitu korda – enne salvestamist ja sageli ka pärast salvestamist. See, kus parasjagu andmeid töödeldakse, sõltub väga palju andmete hulgast ja kui kiiresti andmeid töödelda soovitakse. Suuremate andmemassiivide töötlemiseks kasutatakse tavaliselt servereid, väiksemate andmete jaoks üksikuid mikroprotsessoreid.

Andmete edastamine

Tänapäeval kasutatakse andmeedastuseks peamiselt internetti, mis on üks võrgu eriliik. Interneti areng algas 1960. aastatel, kui USA valitsus rajas võrgu ARPANET – see oli konstrueeritud vastupidavaks tuumarünnakule, olles võimeline infot edastama isegi võrgu osalise hävimise korral. 1970. ja 1980. aastatel suurenes internetiga ühinevate ülikoolide ja ettevõtete arv pidevalt. Algselt polnud internet oma piiratud funktsionaalsuse tõttu kommertsvahend. Juurdepääs internetile on märgatavalt kasvanud pärast 1989. aastat, kui alustas World Wide Web (ehk WWW). Tänapäeval on internetikasutajad miljardid inimesed üle maailma. Kasutajad pääsevad infole ligi internetivõrku ühendatud arvutite ja muude seadmete abil. Võrk võib teenindada üht seadet, tuba, tervet hoonet või kindlat maa-ala ning sedasi tagada andmete suurema turvalisuse ja kiiruse.

Kasutusvaldkonnad ja mõju ühiskonnas

Informatsiooniajastul, nagu 21. sajandit kutsutakse, seisneb infotehnoloogia ehk tarkvara roll suuresti:

1. kasutatava riistvara potentsiaali maksimeerimises ehk kuidas olemasolevat riistvara mingi ülesande täitmiseks kasutada;
2. protsesside digitaalsemaks muutmises ehk kuidas leida mõnele esemele, protsessile tarkvaraline lahendus.

Maailm on muutumas iga päevaga digitaalsemaks. 2018. aasta algul ületas ülemaailmsete internetikasutajate arv 4 miljardi piiri. Digitaalsete seadmete arv kasvab iga päevaga: näiteks telefonide arv ületas inimeste arvu juba 2014. aastal ning nende arv kasvab ligikaudu viis korda kiiremini kui inimeste arv.

Infotehnoloogia suurimat kasvu ei vea uute tarkvaraliste lahenduste loomine olemasoleva riistvara baasil kuivõrd digitaalsete seadmete juurdekasv. Teisisõnu infotehnoloogia kasv sõltub suuresti, kui kiiresti ja kui paljud seadmed elektrooniliseks muutuvad. Suurimat kasvu veab siin tehnoloogiasektor, kuid ka meditsiin ja tööstussektor. Info- ja kommunikatsioonitehnoloogia sektor kasvas maailmas eelmisel aastal umbes 5% ning on prognooside kohaselt on valdkond 2019. aastal 4,4 triljoni euro suurune.

Tulevikusuunad ja -trendid

Fotoonika

Fotoonika on tänapäevane kiirelt arenev teadusharu, mis ühendab omavahel optika ja tehnoloogia. Fotoonika seisneb valguse väikseimate osakeste ärakasutamises, täpselt samamoodi, nagu elektroonika seisneb elektronide ärakasutamises. Tänapäevase elektroonika üks suurimaid muresid on korraliku jahutuse vajadus arvutusvõimsuse kasvades. Kui kasutada footoneid infokandjatena, ei tekiks nii palju soojust, sest arvutikomponendid ei kuumeneks ligilähedaseltki nii palju. Lisaks sellele kasvaksid andmeedastuskiirused ja väheneksid edastusprobleemid (andmeedastust oleks raskem segada, kui kasutataks optilisi kiude). Järgmise põlvkonna mikrokiibid kasutavad valgust üha rohkem informatsiooni edastamisel.

Vaata ka

• Info- ja kommunikatsioonitehnoloogia