Воронкін О.С. Інформаційно-комунікаційні технології в освіті:на порозі четвертої індустріальної революції / О. С. Воронкін // Україна в гуманітарних і соціально-економічних вимірах : матеріали ІІ Всеукраїнської наукової конференції (м.Дніпро, 24–25 березня 2017 р.). – Дніпро : СПД «Охотнік», 2017. – Частина ІІ. – C. 197–200. - Режим доступу : http://tdo.at.ua/paper/voronkin_os_2017.pdf

Інформаційно-комунікаційні технології в освіті:на порозі четвертої індустріальної революції

О.С. Воронкін

Проблемам інформаційно-комунікаційних технологій (ІКТ) в освіті з урахуванням вимог прогностики присвячено наукові розвідки багатьох українських і закордонних дослідників, серед яких: С. Адкінс, В. Биков, В. Гриценко, Л. Зайцева, А. Манако. Проведений нами аналіз авторитетних джерел [4; 5] показав, що нині єдиної системної позиції щодо перспектив розвитку ІКТ в освіті не вичерпано.

В останні декілька років в спеціалізованих журналах і педагогічних дискусіях часто згадуються синонімічні терміни «Індустрія 4.0», «Четверта індустріальна революція», «Четверта промислова революція». Індустрія 4.0 була основною обговорюваною темою на 46 Всесвітньому Економічному Форумі в Давосі (2016 рік).

Вперше термін «Четверта індустріальна революція» використали у квітні 2011 року  у своїй доповіді на Ганноверській промисловій ярмарці дослідники  Х. Кагерман, В. Лукас і В. Вальстер [16]. Це поняття у багатьох наукових джерелах трактується як «розвиток і злиття автоматизованого виробництва, обміну даних і виробничих технологій в єдину саморегульовану систему, з як найменшим або взагалі відсутнім втручанням людини у виробничий процес» [9; 12]. Таким чином, відбуватиметься перехід людини зі сфери виробничих процесів в сферу дистанційного управління цими процесами. При цьому зміни супроводжуватимуть найрізноманітніші аспекти життя – освіту, дозвілля, ринок праці, політичні системи тощо [8].

Окремі фахівці пов’язують Четверту індустріальну революцію з розвитком когнітивних технологій, що пояснюється еволюційним вдосконалюванням менталітету, освітніх технологій та ІКТ [10]. Когнітивні технології зменшуватимуть «обмеженість можливостей індивіда до адекватної і своєчасної інтерпретації та усвідомлення інформації», підтримуватимуть «процеси формування колективного знання» [13, c. 132].

Групою науковців [18] були окреслені дев’ять складників Четвертої індустріальної революції: 1) великі дані та їх аналіз; 2) автономні роботи як основа кіберфізичних систем; 3) моделювання на всіх етапах виробничого процесу (віртуальна модель процесу повністю відповідатиме реальному процесу); 4) горизонтальна та вертикальна системна інтеграція функцій і можливостей ІКТ і різних технічних засобів; 5) Інтернет Речей (IoT) як інтегратор усіх складників виробничого процесу в єдину мережу он-лайн обміну інформацією; 6) підвищена актуальність кібербезпеки; 7) хмарні технології; 8) адитивне SMART-виробництво (поєднує в собі технології 3D-друку, що дозволяє створювати не тільки прототипи 3D-моделей, а кінцеві функціональні вироби); 9) доповнена (або віртуальна) реальність.

Б. Гершунський наголошує, що прогностична модель має спиратися на науково обґрунтовані дані про тенденції розвитку науки, техніки й виробництва [6, с. 133]. З середини ХХ і до початку ХХІ століття продуктивність засобів ІКТ досягалася за рахунок підвищення щільності (тобто числа напівпровідникових елементів на одиницю площі), збільшення тактової частоти та зниження енергоспоживання. Дані тенденції добре корелюються законом Мура [17] та законом масштабування Деннарда [15].

Закон Мура, запропонований у 1965 році, стверджує, що кожні півтора-два роки кількість транзисторів на кристалі мікросхеми подвоюється. Наприклад у 1971 році норми виробництва були 10 мкм, у 1978 – 3 мкм, у 1989 – 1 мкм, у 1997 – 0,25 мкм, у 2005 – 65 нм [1]. Разом з цим зростала продуктивність обчислювальних систем. Закон Мура є певним математичним описом розвитку ІКТ. Однак, у другому десятиріччі ХХІ століття стає зрозумілим, що цей закон незабаром перестане діяти через атомарну природу речовини [1]. Струми витоку транзисторів призводять до нагрівання цих елементів і як наслідок всієї мікросхеми, що вводить обмеження на верхню межу тактової частоти [7]. Тому розробники зосередилися на іншому підході – розпаралелюванні обчислень і виробництві багатоядерних процесорів.

У той же час виникає обмеження щодо максимально досяжного прискорення виконання паралельної програми, в залежності від кількості одночасно виконуваних потоків обчислень і частки послідовних обчислень. Так, згідно закону Амдала [14] невелика частина програми, що не піддається розпаралелюванню, обмежуватиме загальну продуктивність від розпаралелювання. Таким чином, додавання нових вузлів в систему з певного моменту почне сповільнювати час виконання програми.

Стає очевидним, що у найближчі 5–7 років буде спостерігатися вдосконалення технологічних можливостей існуючої технологічної бази, а саме [3]: традиційної кремнієвої електроніки, технологій бездротової передачі даних (наприклад, 5G), програмно-конфігурованих мереж (технології SDN – від англ. software-defined networking). Однак потім виникне необхідність переходу на нову технічну та технологічну бази. Зарубіжні та вітчизняні дослідники у своїх публікаціях звертають увагу на перспективи майбутнього конвергентного розвитку біотехнологій, нанотехнологій, інформаційних і когнітивних технологій. «Четверта промислова революція відкриє людині світ робототехніки та автономного транспорту, штучного інтелекту та навчання за допомогою машин, нових матеріалів, біотехнологій та геноміки» [2]. За аналітичними оцінками дослідників саме ці технології до 2030 року посядуть лідируюче положення у глобальній інноваційній економіці.

За допомогою сервісу Google-тренди  відстежимо динаміку частоти запитів за такими ключовими термінами, як «Dig Data», «Internet of Thinks», «Virtual reality», «Gamification», «Predictive analytics», «Industry 4.0» (рис. 1 і рис. 2). Бачимо тенденцію до збільшення у наш час уваги користувачів до пошуку цих понять.

Рис. 1. Статистика пошукових англомовних запитів «Dig Data», «Internet of Thinks», «Virtual reality» (за даними Google Trends, 2004 рік – теперешній час)

Рис. 2. Статистика пошукових англомовних запитів «Gamification», «Predictive analytics», «Industry 4.0» (за даними Google Trends, 2004 рік – теперешній час)

Вже сьогодні активно розробляються і тестуються елементи обчислювальної техніки, побудовані на базі фотонних технологій. Так, у 2014 році Google відкрила онлайн-сервіс «Quantum Computing Playground», який дозволив імітувати до 22 кубітів на GPU. У 2016 році IBM запустила хмарний сервіс Quantum Expirience, який надав доступ всім бажаючим до проведення обчислень на квантовому комп’ютері з 5 кубитів. Розробкою фотонних обчислювальних технологій також займається канадська компанія D-Wave, яка виконує квантові системи для Google і NASA.

В рамках концепції IoT істотним напрямком стане інформаційно-технологічний, що передбачає інтеграцію обчислювальних ресурсів у фізичні процеси з наступним створенням кіберфізичних систем.

Сьогодні широкого поширення набули електронні і робототехнічні конструктори. Наприклад, платформа швидкої розробки електронних пристроїв Arduino користується популярністю завдяки зручності й простоті мови програмування, а також відкритій архітектурі. Широке використання у майбутньому різних інтелектуальних робототехнічних систем значно посилюватиме міждисциплінарний складник (механіка, схемотехніка, програмування та ін.) підготовки фахівців. Поширення IoT, 3D-технологій (принтери, сканери, проектори тощо) і робототехнічних комплексів спонукатиме до нового поштовху в еволюції DIY-культури (від англ. Do It Yourself – зроби це сам).

Всі ці процеси сприятимуть появі нових професій, зміні професійних вимог до фахівців, що передбачає оновлення не тільки змісту освіти, а й модернізацію всіх рівнів освіти, у тому числі системи підготовки та перепідготовки педагогічних кадрів. Вітчизняні вищі навчальні заклади (ВНЗ) вже сьогодні стикаються з новими викликами – онлайн університетами, масовими відкритими дистанційними курсами, здатними навчати необмежену кількість слухачів. Саме тому конкурентоспроможними залишаться лише ті ВНЗ, які зможуть на випередження використовувати ідеї, закладені в концепції Індустрії 4.0 [11].

Щоб залишатися кваліфікованим на ринку праці фахівець повинен навчитися розвивати свої знання й навички неперервно – відповідно прогресу (так звана конективістська психолого-педагогічна концепція в рамках моделі освіти 24/7). Факт наявності диплома про освіту не гарантуватиме працевлаштування, якщо необхідні компетенції виявляться недостатніми для роботодавця. Вишам доведеться відмовитися від уніфікованих навчальних програм, між ними відбуватиметься жорстка конкуренція. Зміни будуть дуже швидкими, тому інерційні регульовані державою Національні стандарти будуть приречені на підготовку фахівця вчорашнього дня. У той же час учасники освітнього процесу отримають більш широкі права і свободи у глобальному контексті (за допомогою нових форм комунікацій і розширення можливостей ІКТ), а інтелектуальні системи онлайн перекладу залишать проблему мовного бар’єру в минулому. ВНЗ, що зможуть підготуватися, перебудуватися й адаптуватися до цих змін матимуть всі шанси, щоб посісти лідируючі позиції в освітній галузі та готувати фахівців майбутнього.

Список використаних джерел

1. 10 лет до 10 нм: закон Мура все еще работает [Електронний ресурс]. – Режим доступу : http://archive.is/GK3v#selection-823.209-823.326. – Назва з екрана.
2. IV промышленная революция: какие навыки будут нужны в 2020 году [Електронний ресурс]. – Режим доступу : http://finance.bigmir.net/business/65363-IV-promishlennaya-revoluciya-kakie-naviki-bydyt-nyjni-v-2020-gody. – Назва з екрана.
3. Агамирзян И. Вызов 2035 [Електронний ресурс] / И. Агамирзян, Д. Белоусов, Е. Кузнецов и др. ; сост. В. Буров. – М. : Издательство «Олимп–Бизнес», 2016. – 240 с. – Режим доступу :  https://www.rvc.ru/upload/iblock/327/challenge_2035.pdf. – Назва з екрана.
4. Воронкин А. С. Анализ перспектив развития информационно-коммуникационных технологий обучения студентов высших учебных заведений [Електронний ресурс] / А. С. Воронкин // Образовательные технологии и общество. – 2016. – № 3 (19). – С. 620–636. – Режим доступу : http://ifets.ieee.org/russian/depository/v19_i3/pdf/19.pdf. – Назва з екрана.
5. Воронкін О. С. Перспективи розвитку інформаційно-комунікаційних технологій навчання студентів ВНЗ України / О. С. Воронкін // Інформаційні технології в освіті. – 2015. – Вип. 24. – С. 81–106.
6. Гершунский Б. С. Педагогическая прогностика: методология, теория, практика / Б. С. Гершунский. – К. : Вища школа, 1986. – 200 с.
7. Закон масштабирования Деннарда [Електронний ресурс] // Википедия. – Режим доступу : https://ru.wikipedia.org/wiki/Закон_масштабирования _Деннарда. – Назва з екрана.
8. Конец аналогового мира: индустрия 4.0, или что принесет с собой Четвертая промышленная революция [Електронний ресурс]. – Режим доступу : http://science.ru-land.com/stati/konec-analogovogo-mira-industriya-4-0-ili-chto-prineset-s-soboy-chetvertaya-promyshlennaya. – Назва з екрана.
9. Крамар О. Погляд із периферії [Електронний ресурс] / О. Крамар // Український тиждень. – 2016. – № 14 (438). – Режим доступу : http://tyzhden.ua/Economics/162508. – Назва з екрана.
10. Основи когнітивної економіки : колективна монографія / за наук. ред. проф. О. Ю. Чубукової, проф. В. Я. Рубана. – К. : ВД «Стилос», 2011. – 180 с.
11. Селянская Г. Н. SMART-университет – ответ на вызовы новой промышленной революции [Електронний ресурс] / Г. Н. Селянская // Креативная экономика. – 2015. – Том 9. – № 9. – С. 1151–1164. – Режим доступу : https://bgscience.ru/lib/9080. – Назва з екрана.
12. Четверта промислова революція [Електронний ресурс] // Вікіпедія. – Режим доступу : https://uk.wikipedia.org/wiki/Четверта_промислова_революція. – Назва з екрана.
13. Чубукова О. Ю. Складові інноваційної економіки – освіта, технологічні уклади, когнітивні технології / О. Ю. Чубукова, Н. В. Раллє //  Науковий вісник Полісся. – 2016. – № 3 (7). – C. 130–133.
14. Amdahl G. The validity of the single processor approach to achieving large-scale computing capabilities [Електронний ресурс] / G. Amdahl // Proceedings of AFIPS spring joint computer conference. – 1967. – P. 483–485. – Режим доступу : http://masters.donntu.org/2014/fknt/skladchikov/library/article8.pdf. – Назва з екрана.
15. Dennard R. H. (October 1974). Design of ion-implanted MOSFET’s with very small physical dimensions / R. H. Dennard, Gaensslen F. H., Rideout V. L. // IEEE Journal of Solid State Circuits. – 1974. – Vol. SC-9. – № 5. – Р. 256–268.
16. Kagermann H. Industrie 4.0: Mit dem Internet der Dinge auf dem Weg zur 4. industriellen Revolution [Електронний ресурс] / H. Kagermann, W. D. Lukas, W. Wahlster. – Режим доступу : http://www.vdi-nachrichten.com/Technik-Gesellschaft/Industrie-40-Mit-Internet-Dinge-Weg-4-industriellen-Revolution. – Назва з екрана.
17. Moore G. Cramming more components onto integrated circuits / G. Moore // Electronics. – 1965. – April 19. – P. 114–117.
18. Rumann M. Industry 4.0: The future of productivity and growth in manufacturing industries [Електронний ресурс] / M. Rumann, M. Lorenz, P. Gerbert and etc. – Режим доступу: http://www.inovasyon.org/pdf/bcg.perspectives_Industry.4.0_2015.pdf. – Назва з екрана.