Физика будущего - Митио Каку

Живо вспоминается, как почти двадцать лет назад я сидел в кабинете Марка Визера (Mark Weiser) в Кремниевой долине и он рассказывал мне о том, как представляет себе будущее. Размахивая руками, он возбужденно говорил, что вот-вот начнется революция, которой суждено изменить мир. Визер входил в компьютерную элиту и работал в Исследовательском центре Xerox в Пало-Альто (именно они были пионерами в разработке персонального компьютера, лазерного принтера и передовой архитектуры типа Windows с графическим пользовательским интерфейсом). При этом он был бунтарем и иконоборцем, презирал традиционную мудрость и играл в диком рок-ансамбле.

Тогда – кажется, с тех пор прошла целая жизнь – персональные компьютеры были еще новинкой. Они только начинали входить в жизнь обычных людей, да и люди пока плохо понимали, стоит ли покупать для табличных вычислений, набора и обработки текстов большой, громоздкий настольный компьютер. Интернет еще оставался по большей части закрытым владением ученых вроде меня, обменивавшихся между собой загадочными формулами на тайном языке. Бурлили жаркие споры о том, не погубит ли этот ящик на столе нашу цивилизацию своим холодным непрощающим взором, не дегуманизирует ли природу человека. Даже политическому аналитику Уильяму Бакли (William F. Buckley) приходилось защищать текстовый процессор от интеллектуалов, которые восставали против него и клялись никогда не притрагиваться к компьютеру, называя его инструментом филистимлян.

Именно в эту противоречивую эпоху Визер ввел понятие «глобальные вычисления». Он видел много дальше эпохи персональных компьютеров и предсказывал, что когда-нибудь электронные чипы станут настолько дешевыми и доступными, что найти их можно будет везде – в одежде, в мебели, в стенах наших домов, даже в нашем собственном теле. И все они будут подключены к Интернету, будут делиться данными, делать нашу жизнь приятнее, отслеживать все наши пожелания. Куда бы мы ни направились, вездесущие чипы будут молча выполнять наши желания. Среда обитания человека как бы оживет.

Для своего времени мечта Визера была совершенно фантастической, даже абсурдной. Персональные компьютеры тогда были дороги и в большинстве своем даже не подключались к Интернету. Мысль о том, что миллиарды крохотных чипов когда-нибудь станут дешевле гороха, казалась бредом.

А потом я спросил, почему он так уверен в этой своей революции. Он спокойно ответил, что в данный момент мощность компьютеров растет экспоненциально и пока конца этому не видно. Прикиньте сами, предложил он мне. Компьютерная революция – всего лишь дело времени. (Грустно только, что сам Визер не увидел предсказанной революции; он умер от рака в 1999 г.)

Движущей силой пророческой мечты Визера было утверждение, известное как закон Мура – эмпирическое правило, управлявшее развитием компьютерной индустрии на протяжении полувека с лишним. Это правило, как метроном, задавало темп развития современной цивилизации. Сам по себе закон Мура очень прост: он гласит, что мощность компьютеров удваивается примерно каждые полтора года. Сформулировал его в 1965 г. Гордон Мур, один из основателей корпорации Intel. Действие этого закона обеспечило кардинальную перестройку мировой экономики, накопление сказочных богатств и необратимое изменение образа жизни современного человека. Если обозначить падение цен на компьютерные чипы, а также стремительный рост их скорости, мощности обработки данных и памяти на графике, построенном в логарифмическом масштабе, получим, что данные за последние пятьдесят лет замечательно ложатся на прямую. Более того, если добавить в этот график данные по ламповым и даже механическим вычислительным машинам и устройствам, прямую Мура можно протянуть в прошлое более чем на 100 лет.

Экспоненциальный рост иногда сложно себе представить, потому что человек, вообще говоря, мыслит линейно. Изменения накапливаются плавно и постепенно, так что иногда их вообще не замечаешь. Но проходит несколько десятков лет – и все вокруг неузнаваемо меняется.

Согласно закону Мура с каждым Рождеством ваши компьютерные игры становятся чуть ли не вдвое более мощными (в смысле числа используемых транзисторов), чем это было год назад. Более того, с течением лет этот ежегодный прирост достигает громадных размеров. К примеру, мы получаем на день рождения почтовую открытку с чипом, который исполняет для нас поздравительную песенку (обычное дело, ничего особенного). Так вот, этот чип по вычислительной мощности превосходит все, чем владели союзники в 1945 г. Гитлер, Черчилль или Рузвельт пошли бы на убийство ради того, чтобы заполучить этот чип. А мы? Пройдет день рождения – и мы просто выбросим открытку вместе с чипом. Сегодня в вашем сотовом телефоне заключена бо`льшая вычислительная мощность, чем та, что находилась в распоряжении NASA в 1969 г., когда два его астронавта впервые ступили на Луну. Видеоигры, которым для симуляции трехмерных объектов и сцен требуются громадные вычислительные мощности, используют больше компьютерных ресурсов, чем универсальные вычислительные машины прошлых десятилетий. Сегодняшняя игровая приставка стоимостью 300 долларов по вычислительной мощности сравнима с военным суперкомпьютером 1997 г., стоившим не один миллион.

Разницу между линейным и экспоненциальным ростом вычислительных мощностей можно наглядно представить себе, прочитав статью 1949 г. Тогда журнал Popular Mechanics предрек, что компьютеры в будущем будут развиваться линейно и со временем, возможно, всего лишь удвоят или утроят мощность. Автор статьи писал: «Если сегодня в вычислителе, таком как ENIAC, содержится 18 000 электронных ламп и весит он 30 тонн, то в будущем компьютеры, возможно, будут содержать всего 1000 ламп и весить всего 1,5 тонны».

(Надо отметить, что мать-природа любит и ценит мощь экспоненциальной зависимости. Один-единственный вирус, захватив человеческую клетку, способен вынудить ее произвести несколько сотен копий самого себя. Увеличивая собственную численность в каждом поколении в 100 раз, один вирус может всего за пять поколений превратиться в 10 миллиардов точно таких же вирусов. При этом не стоит удивляться, что один-единственный вирус, проникая в человеческий организм, где функционируют триллионы здоровых клеток, всего через неделю или около того обеспечивает вам простуду.)

Мощность компьютеров за прошедшие несколько десятилетий многократно выросла, но этого мало. Принципиально изменилась техническая база, на которой реализуются вычислительные мощности, а с ними и вся экономика. Посмотрим, как это происходило.

• 1950-е гг. Компьютеры на вакуумных электронных лампах были гигантскими устройствами и представляли собой целые залы с настоящими джунглями из проводов, катушек и стальных шкафов. Только военные были достаточно богаты, чтобы финансировать эти чудовищные аппараты.

• 1960-е гг. Электронные лампы сменились транзисторами, и компьютеры среднего класса постепенно вышли на коммерческий рынок.

• 1970-е гг. Интегральные схемы с сотнями транзисторов позволили создать мини-компьютер размером с большой письменный стол.

• 1980-е гг. Микросхемы с десятками миллионов транзисторов сделали возможными персональные компьютеры, которые уже умещались в чемоданчике.

• 1990-е гг. Интернет соединил сотни миллионов компьютеров в единую глобальную компьютерную сеть.

• 2000-е гг. Глобальные вычисления освободили микросхему от компьютера, так что чипы теперь повсюду.

Таким образом, прежняя парадигма (один процессор внутри настольного компьютера или лэптоп, соединенный с обычным компьютером) постепенно сменяется новой (тысячи процессоров, разбросанных по всевозможным устройствам, включая мебель, бытовую технику, картины, стены, автомобили и одежду, и все они подсоединены к Интернету и общаются между собой).

Когда в устройстве – все равно каком – появляется процессор, самая обычная вещь чудесным образом преображается. Пишущая машинка превратилась в текстовый процессор. Обычный телефон – в сотовый. Видео- и фотокамеры – в умные цифровые устройства. Механические игровые автоматы – в видеоигры. Фонографы – в iPod. Самолеты, управляемые человеком, – в несущие смерть беспилотники-дроны. И в каждом случае промышленность, выпускавшая соответствующие устройства, умирала и возрождалась полностью обновленной.

Со временем практически все вокруг нас станет «умным». Микросхемы настолько подешевеют, что будут стоить меньше пластиковой упаковки и заменят собой штрихкоды. Компании, не сделавшие свою продукцию «умной», в один прекрасный день будут вытеснены с рынка конкурентами, которые вовремя об этом позаботились.

Разумеется, вокруг нас по-прежнему будет немало компьютерных мониторов, но внешне они будут напоминать скорее кусок обоев, картину в рамке или семейную фотографию, а не сегодняшний компьютер. Представьте все картины и фотографии, которые украшают сегодня ваш дом; а теперь вообразите, что каждая из них «оживет», станет подвижной и свяжется с Интернетом. Подвижные изображения будут стоить не больше статичных и постепенно сменят их на стенах наших гостиных.