Книга "Дорога в будущее"
Глава № 1 Революция начинается
жүктеу/скачать 1.35 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Начало информационного века
Глава № 1Революция начинаетсяСвою первую программу я написал в 13 лет - для игры в крестики-нолики. Компьютер, с которым я тогда работал, был медлительным и громоздким, но очень притягательным. Приучать подростков к компьютеру - такая идея возникла в Клубе матерей в Лейксайде, частной школе, где я учился. На выручку от благотворительного базара купили терминал и компьютерное время. Дать школьникам поработать с компьютером в конце шестидесятых - для Сиэтла это было что-то ! Такое не забывается ! У нашего терминала не было экрана. Нам приходилось набирать свои ходы на клавиатуре, похожей на пишущую машинку, и терпеливо дожидаться результатов - бумажной ленты, выползавшей из натужно грохотавшего печатающего устройства. Мы все толпились вокруг этой ленты, чтобы узнать, кто победил, или придумывали следующий ход. Игра в крестики-нолики, на которую обычно уходит едва ли секунд тридцать, занимала большую часть обеденного перерыва. Но кого это волновало ? Было в этой машине что-то такое, что неодолимо притягивало. Впоследствии я, кажется, понял причину нашего увлечения. Представьте: вот сложнейшая, дорогая "взрослая" машина, а мы, юнцы, умеем ею управлять. Мы были слишком малы, чтобы водить автомобиль или заниматься чем-то еще интересным, чем обычно занимаются взрослые, зато могли отдавать этой огромной машине приказы, и она всегда подчинялась. Компьютеры хороши тем, что Вы тут же узнаете, правильна Ваша программа или нет. Иначе говоря, здесь проявляется четкая обратная связь, которой трудно добиться в других вещах. Вот так и началось мое увлечение программированием. И по сей день я, как в детстве, волнуюсь, правильно ли я сделал программу, будет ли она работать - именно так, как я задумал. Когда нам стали доверять, мы смогли чаще вертеться возле компьютера, сочиняя более быстрые программы и усложняя игры. Один из моих друзей по Лейксайду составил программу на Бейсике, которая имитировала игру в монополию. Бейсик (Beginner's All-purpose Symbolic Instruction Code - универсальный символьный программный код для начинающих), как и говорит его название, сравнительно простой в освоении язык программирования, на котором мы разрабатывали все более сложные программы. Благодаря ему мы поняли, как заставить компьютер действительно быстро "играть" в сотни игр. Мы пичкали машину всякими программами, проверяя разные методы игры. Мы хотели выяснить, какая стратегия побеждает чаще. И - чух-чух, чух-чух - компьютер отвечал нам. Но мы не только играли в свои игрушки - как и все дети, мы изменяли их. Если Вы когда-нибудь наблюдали за ребенком, который превращает листы картона в космический корабль, а цветными мелками рисует панель современных приборов, или слышали, как дети изобретают свои правила ("Красные машины могут расталкивать остальных"), то знаете, что желание сделать из игрушки нечто большее лежит в основе любых познавательных игр. Это - суть творчества. Конечно, тогда мы просто убивали время у компьютера или, по крайней мере, так думали. Но игрушка, которая попала нам в руки, что ж, она оказалась непростой. Мало кто в Лейксайде отказался бы с ней поиграть. Постепенно вся школа стала связывать нас с компьютером, а его - с нами. Например, как-то раз один учитель попросил меня помочь ему освоить программирование компьютера, и никто не увидел в этом ничего зазорного. Но когда я сыграл главную роль в школьной пьесе Black Comedy, кое-кто начал ворчать: "И чего мы взяли этого компьютерщика ?" Меня до сих пор иногда так называют. Такое впечатление, что нас - повзрослевших, но не расставшихся со своей любимой игрушкой - по всему миру набралось на целое поколение. Тем самым мы совершили что-то вроде революции (мирной, конечно), и теперь компьютеры прочно обосновались в наших офисах и домах. Компьютеры сильно уменьшились в размерах, солидно прибавили в мощности и фантастически подешевели. И все это произошло за довольно короткое время, хотя и не так быстро, как я когда-то думал. Недорогие компьютерные "чипы" теперь где только не встречаются: в машинах, часах, антиблокировочных тормозах, факсимильных аппаратах, лифтах, бензонасосах, фотоаппаратах, термостатах, тренажерах, торговых автоматах, системах противоугонной сигнализации и даже в "говорящих" открытках. В наши дни школьники делают замечательные вещи на персональных компьютерах, по размеру не больших книги, но превосходящих по своей мощи самые крупные компьютеры прошлого поколения. Сегодня, когда вычислительная техника доступна по цене и может использоваться в повседневной жизни, мы стоим на пороге новой революции. Она связана с беспрецедентным удешевлением связи; все компьютеры будут постепенно соединены друг с другом, чтобы общаться с нами и для нас. Глобально взаимосвязанные, они образуют грандиозную сеть - так называемую информационную магистраль (information highway). Прямой ее предок - нынешний Internet, объединяющий большую группу компьютеров, которые обмениваются информацией на базе современной технологии. Возможно ли создание этой новой сети ? Каково ее применение ? Перспективы ? Какие опасности она таит в себе ? Все эти вопросы рассматриваются в данной книге. Нас волнует любой аспект того, что не сегодня-завтра станет реальностью. Когда мне было девятнадцать, я уловил образ будущего и построил свою карьеру на том, что сумел увидеть. Как оказалось, я был прав. Но девятнадцатилетний Билл Гейтс занимал совсем другую общественную ступень. Тогда я был самоуверен, как, впрочем, и все подростки, никто за моими высказываниями не следил, и если бы у меня ничего не вышло - ну и что ? Сегодня мое положение куда ближе к компьютерным гигантам семидесятых, хотя, надеюсь, мне удалось извлечь уроки из их опыта. В колледже одно время мне казалось, что я выберу основным предметом экономику. В конце концов я передумал, но весь мой опыт работы в компьютерной индустрии - в какой-то мере серия уроков по экономике. Я на собственном примере не раз убеждался во влиянии "положительных спиралей" и моделей негибкого ведения бизнеса. Я наблюдал, по какому пути пошло развитие промышленных стандартов. Я был свидетелем тому, насколько важна совместимость в технологиях, обратная связь и постоянное новаторство. И уверен, что все мы вот-вот увидим наконец реализацию модели идеального рынка по Адаму Смиту. Но я использую эти уроки не только для того, чтобы предугадывать будущее, - я делаю на него ставку. Еще подростком я предвидел, как повлияют на нашу жизнь недорогие компьютеры. "Компьютер на каждый стол и в каждый дом" - стало девизом корпорации Microsoft, и мы работали над тем, чтобы это сбылось. Теперь такие компьютеры соединены друг с другом, а мы создаем программы (инструкции, заставляющие компьютер делать то-то и то-то), которые помогут получить выгоду от коммуникационной мощи объединенных компьютеров. Сейчас еще нельзя предсказать, каким образом будут использовать эту сеть. Мы будем "общаться" с ней с помощью множества разных устройств: одни будут чем-то вроде телевизионных приемников, другие - чем-то вроде нынешних персональных компьютеров; третьи будут напоминать современные телефоны, а четвертые нечто такое, что по размеру и форме похоже на бумажник. И внутри каждого из них будет мощный компьютер, невидимо соединенный с миллионами других компьютеров. Не за горами то время, когда вести дела, заниматься бизнесом, изучать мир и его культуры, присутствовать на грандиозном представлении, заводить друзей, "посещать" магазины и демонстрировать фотографии дальним родственникам можно будет не вставая из-за стола или с кресла. Связь с сетью не прекратится даже в том случае, когда Вы уйдете из офиса или из школьного класса. Устройство, обеспечивающее эту связь, будет чем-то большим, чем карманный аппаратик, купленный Вами в ближайшем магазине. Оно станет пропуском к новому, опосредованному стилю жизни. Жизненный опыт каждого человека - вещь чисто индивидуальная. Никто во имя прогресса не отнимет у Вас удовольствия полежать на пляже, побродить по лесу, посетить театр или поторговаться на блошином рынке. Но не всякий опыт полезен. Скажем, стояние в очередях - опыт сугубо личный, но мы всегда пытались избавиться от него, - еще с тех пор, как встали в первую очередь. Человечество прогрессировало в основном потому, что кто-то изобретал инструмент получше и помощнее. Механические инструменты ускоряли работу и избавляли от тяжелого ручного труда. Плуг и колесо, подъемный кран и бульдозер умножают физические способности тех, кто ими пользуется. Инструменты обработки информации - посредники, умножающие интеллект, а не мускульную силу. Например, читая эту книгу, Вы приобретаете опосредованный опыт: Вас нет рядом со мной, но Вы узнаете, о чем я думаю. Сегодня в любой деятельности для принятия серьезных решений требуются обширные знания, поэтому основное внимание изобретателей смещается именно на инструменты обработки информации (а в будущем это проявится еще больше !). Точно так же, как любой текст можно представить набором букв, эти инструменты позволяют и любую информацию представить в цифровой форме, набором электрических импульсов, легко "воспринимаемых" компьютером. Сегодня в мире уже более 100 миллионов компьютеров, назначение которых - обрабатывать информацию. В наше время они упрощают хранение и передачу информации, находящейся в цифровой форме, а вскоре обеспечат доступ практически к любой информации, накопленной в мире. В США соединение всех компьютеров сравнивают с другим крупным проектом, реализация которого началась еще во времена Эйзенхауэра, прокладкой по всей стране сети автомобильных магистралей, связавших разные штаты. Вот почему новую сеть окрестили "информационной супермагистралью". Это понятие популяризировал тогдашний сенатор Эл Гор (Al Gore), отец которого в 1956 году внес на рассмотрение в Сенат Federal Aid Highway Act (Федеральный Закон о поддержке строительства автомобильных магистралей). Однако метафора, основанная на сходстве с дорогой, не совсем точна. Она вызывает ассоциации с ландшафтом и географией, неким расстоянием между двумя точками, подразумевает, что надо ехать из одного места в другое. А в действительности одна из самых примечательных сторон новой коммуникационной технологии как раз в том и состоит, что она устраняет расстояния. При этом не важно, где находится тот, с кем Вы общаетесь: в соседней комнате или на другом континенте, - ведь эту высокоопосредованную сеть не сдерживают ни мили, ни километры. Понятие "магистраль" также предполагает, что все движутся по одному маршруту. А эта сеть больше похожа на паутинку из лесных тропинок, где каждый может забрести в самые дебри и делать там то, что ему заблагорассудится. Еще один недостаток упомянутой метафоры: в ней содержится намек на участие правительства, а это, как мне кажется, было бы крупной ошибкой для большинства стран. Однако настоящая проблема все-таки в том, что метафора подчеркивает прежде всего инфраструктуру, а не область применения. Мы в Microsoft говорим об "информации на кончиках пальцев", делая акцент не на самой сети, а на выгодах, которые она принесет. Другая метафора, на мой взгляд, удачнее передает суть будущей кипучей деятельности - "универсальный рынок" (ultimate market). Рынки, где торгуют всем - от стройматериалов до деревянных молотков для игры в шары, - фундамент человеческого общества, и я считаю, что этот новый рынок в конце концов станет центральным универмагом всего мира. Именно там мы, существа общественные, будем торговать, торговаться, вкладывать деньги, подбирать персонал, спорить, знакомиться и просто "толкаться". Так что при словах "информационная магистраль" не думайте о дороге, а представьте рынок или биржу. Вообразите суету нью-йоркской фондовой биржи, или сутолоку фермерского рынка, или толчею в книжном магазине. На этом рынке будут представлены все виды человеческой деятельности - от миллиардных сделок до флирта. Покупки станут оплачиваться деньгами в цифровой форме, а не наличными. Но главное, в роли всеобщего эквивалента будут выступать не только деньги, но и разнообразная цифровая информация. Глобальный информационный рынок объединит все способы обмена товарами, услугами и идеями. На практике это еще больше расширит возможности выбора многих вещей, включая то, как Вы зарабатываете себе на жизнь и куда вкладываете деньги, что покупаете и сколько за это платите, кто Ваши друзья и как Вы проводите свободное время, где и насколько безопасно живете Вы и Ваша семья. Рабочее место, да и само представление о том, что значит быть "образованным", трансформируются - скорее всего за пределы узнаваемости. Ваше самосознание, т.е. ощущение себя как личности, того, кто Вы и где Ваши корни, может измениться кардинальным образом. Короче говоря, почти все будет иначе. Едва ли это произойдет завтра, но я делаю все, что в моих силах, чтобы приблизить этот день. Вы сомневаетесь в таком будущем ? Или не хотите в него поверить ? Тогда не исключено, что Вы просто не склонны в нем участвовать. Так часто бывает с людьми, когда какая-нибудь новая технология угрожает сломать привычный и потому удобный порядок. Поначалу и велосипед был глупой штуковиной, автомобиль - шумной игрушкой, карманный калькулятор - угрозой изучению математики, а радио - концом образования. Но вдруг что-то случилось. Прошло время, и эти машины нашли свое место в нашей повседневной жизни, потому что они не только удобны и экономят время, но и вдохновляют на взятие новых высот. Общество к ним потеплело. Они присоединились к другим нашим инструментам. Потом выросло новое поколение, которое изменяло и очеловечивало их, т.е. играло с ними. Крупным достижением в двусторонней связи был телефон. Но поначалу даже о нем отзывались как о чистом мучении ! Люди чувствовали себя неуютно и неловко, когда в их дома вторгся этот механический пришелец. Но в конце концов и мужчины, и женщины осознали, что этот аппарат не просто новая машина, а новый вид связи. Разговор по телефону, обычно краткий, не требовал соблюдения всех тонкостей этикета, как живая беседа, лицом к лицу. Это было непривычно и многих обескураживало. До изобретения телефона любой основательный разговор требовал визита, часто с угощением и вполне мог занять все время после полудня или целый вечер. Когда же в большинстве домов и на многих предприятиях установили телефоны, люди стали думать, как лучше воспользоваться уникальными преимуществами этого средства связи. По мере того как телефон все шире и шире входил в нашу жизнь, появлялись особые выражения, развивалась особая культура общения - "телефонный этикет". Александер Грейам Белл определенно не предвидел глупых административных игр вроде "пусть-мой-секретарь-поставит-его-в-очередь-ко-мне-на-прием". Пока я пишу эту книгу, современная форма связи - электронная почта (e-mail) - проходит примерно тот же путь: в ней тоже устанавливаются свои правила, складываются свои обычаи. "Постепенно машина станет частью человечества", - писал в 1939 году французский авиатор и писатель Антуан де Сент-Экзюпери в своих мемуарах. Он рассуждал о том, как люди обычно реагируют на новую технологию, и привел пример - отношение к железной дороге в девятнадцатом веке. Поначалу дымящие, демонически шумные, примитивные паровые локомотивы воспринимались не иначе, как железные монстры. Но с течением времени прокладывались все новые и новые пути, в городах начали строить красивые здания железнодорожных вокзалов. Там предлагалось все больше товаров и услуг. Постепенно вокруг нового вида транспорта сложилась своя культура, презрение сменилось приятием, даже одобрением. То, что раньше считали железным монстром, стало могучим средством перевозки. И вновь смена общественного восприятия отразилась в языке. Мы начали называть его уважительно - "железным конем". Единственное событие, которое так же существенно, как и телефон, повлияло на историю связи, произошло где-то в 1450 году, когда Иоганн Гутенберг (Johann Gutenberg), золотых дел мастер из Майнца (Германия), изобрел подвижную литеру и создал первый печатный пресс в Европе (в Китае и Корее такие прессы уже были). Это событие навсегда изменило западную культуру. Подготовка первого печатного набора для Библии отняла у Гутенберга около двух лет, зато потом он смог напечатать целый ее "тираж". До Гутенберга все книги переписывали от руки. Монахи, которые обычно занимались этим, редко умудрялись переписать более одного текста в год. По сравнению с ними печатный пресс Гутенберга был чем-то вроде скоростного лазерного принтера. Печатный пресс дал Западу больше, чем простое ускорение репродукции книг. До того времени, несмотря на то, что одно поколение сменялось другим, жизнь была общинной и шла своим чередом. Большинство знало только то, что они сами видели или слышали от других. Немногие отваживались далеко уходить от своих деревень - отчасти потому, что без точных карт почти невозможно было найти дорогу домой. Об этом хорошо сказал Джеймс Берк (James Burke), мой любимый журналист: "В том мире весь опыт был исключительно личным: горизонты были узкими, община - замкнута на себя. О том, что существовало за ее границами, знали лишь понаслышке". Печатное слово все преобразило. Оно явилось первым средством массовой информации; впервые знания, мнения и опыт можно было передавать в компактном, долговечном и доступном виде. Когда печатное слово расширило горизонты общины далеко за пределы деревни, люди начали интересоваться тем, что происхосходит в мире. В торговых городах, как грибы, выросли книжные лавки, которые превратились в центры обмена интеллектуальными ценностями. Грамотность стала насущной потребностью, что вызвало революцию в образовании и изменило социальную структуру общества. До Гутенберга в Европе существовало около 30000 книг, почти все Библии или комментарии к ним. А к 1500 году насчитывалось уже более 9 миллионов книг на самые разнообразные темы. Они влияли на политику, религию, науку и литературу. Впервые доступ к письменной информации получили и те, кто не принадлежал к церковной элите. Информационная магистраль трансформирует нашу культуру не менее кардинально, чем книгопечатный пресс Гутенберга - средневековую. Персональные компьютеры уже изменили наш стиль работы, но пока они мало что изменили в нашей жизни. Когда к магистрали подключатся завтрашние мощные устройства обработки информации, станет доступно все: люди, машины, развлечения, информационные услуги. Где бы Вы ни находились, Вы не потеряете контакт с тем, кто не хочет терять контакта с Вами, Вы сможете "рыться" на полках тысяч библиотек в любое время дня и ночи. Потерянный или украденный фотоаппарат сам сообщит Вам свои координаты - даже из другого города. Находясь в офисе, Вы сможете отвечать на звонки в квартиру, а из дома - на офисную почту. Информация, которую сегодня очень трудно найти, завтра станет доступна: Не опаздывает ли Ваш автобус ? Не случилось ли чего на маршруте, по которому Вы обычно ездите на работу ? Не хочет ли кто поменять свои билеты в театр на четверг на Ваши - на среду ? Что записано у ребенка и школьном дневнике ? Как приготовить вкусное блюдо из палтуса ? Какой магазин (где бы он ни был) может к завтрашнему утру доставить на дом по самой низкой цене наружные часы с измерителем пульса ? Сколько можно выручить за старый "Мустанг" с откидным верхом ? Как делают ушки в иголках ? Готовы ли рубашки в прачечной ? Где самая дешевая подписка на The Wall Street Journal ? Каковы симптомы сердечного приступа ? Нет ли сегодня в окружном суде интересных слушаний ? Видят ли рыбы в цвете ? Как выглядят сейчас Елисейские Поля ? Где Вы были в 21.02 в прошлый четверг ? Допустим, Вы подумываете, - а не попробовать ли кухню нового ресторана ?.. Тогда надо узнать его меню, в том числе набор вин и особых блюд, предлагаемых в определенные дни. Может быть, Вас интересует мнение ресторанного критика ? Может быть, Вам небезразлична и оценка санитарного состояния этого места, данная департаментом здравоохранения ? А если Вы побаиваетесь района, в котором находится ресторан, то неплохо бы просмотреть рейтинг безопасности по полицейским сводкам. Еще не расхотелось идти в ресторан ? Нет ? Тогда закажите столик, возьмите карту и узнайте, как сейчас лучше к нему проехать. Маршрут можно распечатать или заставить компьютер проговорить (и уточнить) его прямо в пути. Вся эта информация будет легко доступна и абсолютно персональна - Вы сможете изучать любую ее часть, в любой форме и тогда, когда Вам захочется. Нужные передачи Вы посмотрите в то время, когда это удобно Вам, а не телестудии. Вы будете делать покупки, заказывать еду, обнародовать информацию, связываться с приятелями по хобби так, как только пожелаете. Ежевечерние передачи новостей будут начинаться в определенное Вами время и длиться столько, сколько нужно Вам. В них будут затрагиваться только те темы, которые отобраны Вами или службой, знающей о Ваших интересах. Вы сможете запрашивать репортажи из Токио, Бостона или Сиэтла, требовать дополнительных подробностей по увиденным сюжетам или узнавать, не прокомментировал ли какое-то событие Ваш любимый фельетонист. А если захотите, новости доставят в письменном виде, на бумаге. Перемены таких масштабов всегда пугают. Каждый день во всем мире люди задают вопросы, вопросы... Многие не могут избавиться от дурных предчувствий. Каково предназначение создаваемой сети ? Что будет с нашими рабочими местами ? Не уход ли это от физического мира, не получится ли так, что благодаря компьютерам мы проживем не свою, а чужую жизнь ? Не станет ли непреодолимым разрыв между имущими и неимущими ? Поможет ли компьютер лишенным гражданских прав в Сен-Луи или голодающим в Эфиопии ? Проблемы и сложности, достаточно серьезные, сеть, безусловно, принесет. В двенадцатой главе я остановлюсь на том, что обоснованно тревожит очень многих и о чем мне приходится слышать снова и снова. Я много думал об этом и в конечном счете понял, что испытываю главным образом уверенность и оптимизм. Отчасти потому, что у меня просто такой характер, а отчасти потому, что воодушевлен перспективами, открывающимися моему поколению, которое взрослело вместе с компьютерами. Я из тех, кто считает: раз прогресс неумолим, надо извлекать из него лучшее. Тем не менее я очень волнуюсь, сознавая, что подсматриваю за будущим, улавливаю первые признаки революционных преобразований. Мне невероятно повезло, что уже второй раз мне выпадает шанс сыграть свою роль в начале эпохальных перемен. Впервые я испытал такую эйфорию еще подростком, поняв, насколько мощными и недорогими станут компьютеры. Тот компьютер, на котором в 1968 году мы играли в крестики-нолики, да и все другие компьютеры в то время были большими ЭВМ: своенравными монстрами в коконах с искусственным климатом. Когда кончились деньги, выделенные Клубом матерей, мне и моему школьному приятелю Полу Аллену (с которым я впоследствии основал Microsoft) пришлось потратить немало времени, чтобы получить доступ к компьютерам. По нынешним меркам, они обладали весьма скромными характеристиками, но вызывали благоговение, потому что были огромны, сложны и стоили не один миллион долларов каждый. По телефонным линиям они подключались к лязгающим терминалам Teletype, так что с компьютером могли одновременно работать несколько человек в разных местах. С настоящими большими ЭВМ (теперь их обычно называют мэйнфреймами) мы почти не имели дела. Компьютерное время было слишком дорогим. Когда я учился в школе, час работы на терминале с таким компьютером обходился примерно в 40 долларов - за эту сумму Вы получали лишь малую толику драгоценного внимания компьютера. Сегодня, когда у некоторых не одна "персоналка" и они уже не знают, чем их "занять", это кажется удивительным. Правда, и в то время можно было завести собственный компьютер. Если Вы могли раскошелиться на 18000 долларов, пожалуйста - Digital Equipment Corporation (DEC) выпускала PDP-8. Хотя эту модель и называли "мини-компьютером", по нынешним стандартам, она была весьма громоздкой. Компьютер размещался на двухметровой стойке (площадь ее основания около половины квадратного метра), а весил 120 килограммов. Одно время такой компьютер стоял у нас в школе, и я часто вертелся вокруг него. По сравнению с мэйнфреймами, с которыми легко было связаться по телефону, PDP-8 обладал весьма ограниченными возможностями: его вычислительная мощность меньше, чем у некоторых современных наручных часов. Но программировать их можно было так же, как и самые большие и дорогостоящие ЭВМ. Несмотря на все свои ограничения, PDP-8 вселял в нас надежду, что когда-нибудь собственные дешевые компьютеры появятся у миллионов людей, и с каждым годом эта вера во мне укреплялась. Вероятно, одна из причин - желание самому иметь персональный компьютер. Программное обеспечение, как и аппаратное, в то время стоило недешево. Его разрабатывали специально под определенную модель компьютера. Вдобавок оборудование каждого компьютера постоянно заменялось, из-за чего приходилось регулярно переписывать почти все его программы. Фирмы-изготовители поставляли вместе с компьютерами кое-какие программные компоненты - блоки для построения стандартных программ (например, библиотеки математических функций), но создание большей части программ, предназначенных для конкретных задач, было проблемой самого заказчика. Отдельные программы мы доставали бесплатно, а какие-то (в основном общего назначения) покупали у нескольких компаний. Однако готовых программных продуктов, которые Вы могли приобрести в магазине, было очень мало. Мои родители платили за обучение в Лейксайде, давали деньги на книги, но о счетах за компьютерное время я должен был беспокоиться сам. Пришлось задуматься над коммерческой стороной программистского бизнеса. Вместе с Полом Алленом мы собрали небольшую группу и начали разрабатывать простейшие программы. Для школьников заработок был весьма внушительным - около 5000 долларов каждое лето (часть наличными, остальное - компьютерным временем). Мы заключили также договоры с несколькими компаниями, по которым могли бесплатно пользоваться их компьютерами, если выявим ошибки в программном обеспечении. Одна из программ, написанных мной, составляла для классов списки учащихся. Тайком я добавил в нее несколько операторов и оказался чуть ли не единственным парнем в классе среди симпатичных девушек. Так что от машины, которая позволяла добиваться столь явных успехов, меня нельзя было оторвать: я уже был помешан на компьютерах. Об аппаратной части компьютеров, самих машинах Пол знал куда больше меня. В один из летних дней 1972 года (мне было шестнадцать, а Полу девятнадцать) он показал мне небольшую статью, затерявшуюся на 143-й странице журнала Electronics. В ней сообщалось, что молодая фирма Intel выпустила микропроцессор с названием 8008. Микропроцессор - чип (интегральная схема), в котором заключен "мозг" всего компьютера. Мы решили, что этот первый микропроцессор весьма ограничен, но Пол уверял, что чипы станут мощнее, а компьютеры, построенные на них, будут очень быстро совершенствоваться. В то время в компьютерной индустрии никто и не думал создавать реальные компьютеры на каких-то микропроцессорах. Например, в статье из Electronics микропроцессор 8008 описывался как устройство, "пригодное для арифметических вычислений, систем управления и интеллектуальных терминалов". Авторы статьи даже и не предполагали, что микропроцессор когда-нибудь "вырастет" в универсальный компьютер. Микропроцессоры тогда были медленными и могли обрабатывать очень ограниченные объемы информации. Ни один из языков, известных программистам, не был доступен для 8008, что практически не позволяло разрабатывать для него сколько-нибудь сложные программы. Приложения приходилось программировать несколькими десятками простых инструкций, "понятных" этому микропроцессору. Обреченный на жизнь "рабочей лошадки", он снова и снова выполнял одни и те же простенькие задачи. Особенно часто его использовали в лифтах и калькуляторах. Иными словами, простой микропроцессор, применяемый, скажем, в системе управления лифтом, - всего лишь отдельный инструмент, барабан или рожок, который в руках неискушенного музыканта вполне способен вывести несложную мелодию или выделить основной ритм. А мощный микропроцессор, поддерживающий языки программирования, подобен профессиональному оркестру. Под управлением нужных программ он может сыграть сложнейшие вещи. Мы с Полом заинтересовались, какие программы можно сделать на 8008 микропроцессоре. Пол связался с Intel и попросил выслать документацию. Слегка удивившись, когда ее действительно прислали, мы с головой зарылись в нее. Я разработал версию Бейсика, "ходившую" на DEC PDP-8, и думал, что мне удастся сделать то же самое и для крошечного чипа фирмы Intel. Но, изучая документацию, понял, что не стоит и пытаться. Слишком он прост, слишком мало в нем транзисторов. Однако мы придумали, как использовать этот маленький чип для устройства, которое анализировало информацию, снимаемую с уличных мониторов. Многие муниципалитеты, замеряя интенсивность транспортного потока, делали так: поперек улицы протягивали резиновую кишку. Когда ее переезжал автомобиль, она пробивала бумажную ленту в металлическом ящике, закрепленном на конце этой кишки. Мы увидели, что для обработки лент можно использовать 8008 микропроцессор - чтобы с его помощью печатать диаграммы и другую статистику. Свое первое детище мы окрестили "Traf-O-Data". В то время это звучало весьма поэтично. Большую часть программного обеспечения для устройства Traf-O-Data я написал в автобусе, в поездках из Сиэтла в Пулмен (штат Вашингтон), где Пол учился в колледже. Прототип работал прекрасно, и мы уже представляли, как по всей стране будут продаваться тысячи наших машин... В конце концов нам удалось опробовать их у нескольких заказчиков, но покупателей мы так и не нашли - кому охота связываться с подростками ?! Несмотря на разочарование, мы все так же верили в свое будущее - если не с аппаратными средствами, оно все равно будет связано с микропроцессорами. В 1973 году я поступил в Harvard College, а Пол, который каким-то образом ухитрился дотянуть на своем старом громыхающем "Крайслере" из Вашингтона до Бостона, начал работать в корпорации Honeywell программистом мини-компьютеров. Он часто ездил в Кембридж, так что мы по-прежнему встречались и подолгу обсуждали планы на будущее. Весной 1974 года в журнале Electronics появилось сообщение о новом чипе Intel 8080 - в 10 раз более мощном, чем микропроцессор 8008 в машине Traf-O-Data. Микропроцессор 8080 не превышал по размерам 8008, но содержал на 2700 транзисторов больше. Он уже подходил для сердца настоящего компьютера, а стоил меньше 200 долларов. Мы набросились на документацию. "DEC больше не продаст ни одного PDP-8", - сказал я Полу. Нам казалось очевидным: раз крошечный чип стал настолько мощнее, значит, конец этих неуклюжих машин совсем близок. Однако изготовители компьютеров не сочли микропроцессор угрозой ЭВМ. Они просто представить не могли, что какой-то там чип заменит "настоящий" компьютер. Даже ученые из Intel не до конца понимали его потенциальные возможности. Для них микропроцессор 8080 значил не более чем еще одно достижение в технологии производства микросхем. В краткосрочной перспективе "компьютерный истэблишмент" был прав. Микропроцессор 8080 - не более чем еще один шажок вперед. Но мы с Полом, невзирая на ограниченные возможности нового чипа, увидели другой тип компьютера, который идеально подошел бы и нам, и любому другому, - персональный и приемлемый по цене и параметрам. Нам было совершенно ясно, что новые чипы перспективны, поскольку очень дешевы. Нам казалось, что аппаратные средства, выбор которых пока невелик, вскоре появятся в широком ассортименте, и доступ к компьютерам больше не будет таким дорогостоящим; что вычислительной технике, когда она станет дешевой, найдут новое применение. И вот тогда программное обеспечение сыграет ключевую роль в реализации огромного потенциала этих машин. Пол и я считали, что большую часть аппаратных средств будут выпускать японские компании и IBM. Мы же предложили бы новое, даже новаторское программное обеспечение. А почему бы и нет ? Микропроцессор наверняка изменит структуру компьютерной индустрии, и, быть может, в ней найдется место и нам. Такие разговоры отвечали самому духу колледжа. Здесь Вы живете новыми ощущениями, предаетесь, казалось бы, безумным мечтам. Но мы были молоды и считали, что впереди у нас уйма времени. Я продолжал учиться в Гарварде и все время думал, как раскрутить программистскую фирму. Один план был очень прост. Из моего общежития мы разослали письма всем крупным компьютерным фирмам. В них мы предлагали версию Бейсика для нового чипа Intel. Никто на это не клюнул. К декабрю мы совсем отчаялись и закисли. На праздники я собирался слетать домой в Сиэтл, а Пол оставался в Бостоне. За несколько дней до вылета, пронзительно холодным массачусетсским утром мы с Полом стояли перед газетным киоском на Harvard Square. Пол взял в руки январский выпуск журнала Popular Electronics... Это как раз тот момент, о котором я упомянул в предисловии. С этого момента наши мечты стали обретать реальные очертания. На обложке журнала была помещена фотография очень маленького компьютера, размером с тостер. Назывался он чуть-чуть достойнее нашей Traf-O-Data: Altair 8800 (заимствовано из кинофильма Star Trek). Его продавали по цене 397 долларов за сборный комплект (без клавиатуры и дисплея). У него было 16 адресных переключателей и 16 световых индикаторов. Вы могли заставить индикаторы перемигиваться на передней панели, вот, собственно, и все. Основная его проблема - отсутствие программного обеспечения. Altair 8800 нельзя было программировать, что превращало его скорее в новинку-игрушку, чем в серьезный инструмент. Но что у "Альтаира" действительно было, так это микропроцессорный чип Intel 8080. Нас охватила паника: "Как же так ? Без нас ?! Теперь все кинутся писать настоящие программы для этого чипа !" Я был уверен, что революция, связанная с применением персональных компьютеров, близка, но хотел участвовать в ней с самого начала. Такой шанс выпадает раз в жизни, я не мог упустить его и не упустил. Спустя 20 лет я испытываю похожие чувства. Правда, тогда я боялся, что и другие увидят будущее так же, как и мы; сегодня я знаю, что тысячи людей мыслят в этом направлении. Наследие той революции - ежегодные продажи 50 миллионов персональных компьютеров по всему миру и полное перераспределение капиталов в компьютерной индустрии. Кто-то победил, кто-то проиграл. В новой революции стремятся участвовать многие компании: перемены всегда открывают широчайшие возможности, главное - не опоздать. Если оглянуться на последние 20 лет, станет очевидным: взгляды и привычки большинства крупных компаний так закоснели, что они не сумели должным образом перестроиться и, как результат, проиграли. Пройдет еще лет двадцать, и когда мы вновь обернемся, увидим похожую картину. Набирая эти строки, я знаю: где-то уже есть (хотя бы один !) человек, который хочет создать новую крупную фирму. Он (или она) уверен в правильности своего видения революции в области связи. И грядущие перемены, безусловно, вызовут к жизни тысячи инновационных компаний. В 1975 году, когда Пол и я бесстрашно решили основать свою фирму, мы уподобились персонажам из фильмов Джуди Гарленд (Judy Garland) и Микки Руни (Mickey Rooney), которые в упоении кричали: "Мы поставим шоу хоть в сарае !" Больше нельзя было терять времени. Наш первый проект заключался в том, чтобы создать версию Бейсика для "Альтаира". Нужно было очень многое втиснуть в крошечную память этого компьютера. У типичного "Альтаира" память примерно на 4 тысячи символов. А сегодня у большинства персональных компьютеров - на 4 или 8 миллионов символов. Задача осложнялась тем, что у нас не было "Альтаира", мы его даже не видели. Хотя это не имело особого значения, поскольку прежде всего нас интересовал новый микропроцессор Intel 8080. Впрочем, "живьем" мы его тоже не видели ! Однако, не сомневаясь ни минуты, Пол изучил документацию на этот чип, а затем написал программу, заставлявшую мэйнфрейм в Гарварде "строить из себя" крошечный "Альтаир". Не правда ли, очень похоже на то, как если бы у Вас был большой оркестр, а Вы заставили его играть простой дуэт ? Но это сработало. Написание хорошей программы требует больших усилий, и создание Бейсика для "Альтаира" оказалось делом изнурительным. Иногда я часами ходил по комнате или раскачивался на кресле - так мне легче сосредоточиться на какой-нибудь идее - и думал, думал, думал. Зимой 1975 года я немало походил по своей комнате в общежитии. В тот период мы с Полом мало спали и путали день с ночью. Когда меня сваливал сон, я засыпал за столом или на полу. В отдельные дни я вообще ничего не ел и ни с кем не виделся. Но спустя 5 недель мы написали свой Бейсик - и родилась первая в мире компания, разрабатывающая программы для микрокомпьютеров. Чуть позже мы назвали ее "Microsoft". Мы знали, что основать фирму - значит пойти на немалые жертвы. Но в то же время понимали, что делать это нужно сейчас, - иначе упустим свой шанс в программировании для микрокомпьютеров. Весной 1975 года Пол уволился с работы, а я решил оставить Гарвард. Этот шаг я обговорил с родителями, которые здорово соображали в бизнесе. Они поняли, насколько сильно мое желание открыть свою программистскую фирму, и поддержали меня. План был таков: взять академический отпуск, организовать фирму и уже потом вернуться в Гарвард и закончить колледж. Я вовсе не собирался отказываться от степени, а просто брал довольно продолжительный отпуск. В отличие от некоторых студентов, я любил колледж. Мне нравилось сидеть на занятиях, беседовать с умными сверстниками. Однако я чувствовал, что случай организовать свою фирму может больше и не подвернуться. Так, в 19 лет я окунулся в мир бизнеса. С самого начала мы с Полом платили за все сами. Каждый из нас накопил определенную сумму. Полу хорошо платили в Honeywell, а часть этих денег перекочевала в мой карман, когда мы с ним допоздна играли в покер в моей комнате. К счастью, наша фирма не требовала значительных капиталов. Меня часто просят объяснить секрет успеха Microsoft. Все хотят знать, как удалось превратить фирму из двух человек с ничтожным капиталом в крупную компанию с 17000 сотрудников и объемом ежегодных продаж более чем на 6 миллиардов долларов. Разумеется, простого рецепта нет, и удача сыграла свою роль, но думаю, что самое важное - наше видение будущего. Мы поняли, что открывает чип Intel 8080, и действовали соответственно. Мы спросили себя: "А что если вычислительная техника станет доступна почти всем ?" Мы верили в то, что компьютеры проникнут в каждый дом - благодаря дешевизне своей вычислительной мощи и новым грандиозным программам, способным воспользоваться преимуществами этой техники. Мы создали предприятие, поставив на первое, и занялись последним, когда этого не делал никто. То, что мы видели будущее, чуточку облегчило нашу задачу. Мы оказались в нужное время в нужном месте. Мы начали первыми и, быстро добившись успеха, получили шанс нанять многих умных людей. Мы создали торговую сеть по всему миру и вкладывали получаемую прибыль в новые продукты. С самого начала мы шли в правильном направлении. Теперь перед нами новые горизонты и новый вопрос: "А что если средства связи станут доступны почти всем ?" Идея объединить все дома и офисы высокоскоростной сетью поразила воображение американской нации так же, как некогда космическая программа. И не только американской. Эти взгляды разделяют тысячи компаний по всему миру, и теперь их успех зависит от того, как именно они представляют будущее, какие шаги предпримут для реализации своих планов и насколько им это удастся. Я потратил немало времени, размышляя о своем бизнесе, потому что он мне не безразличен. А сегодня я думаю прежде всего о магистрали. Лет двадцать назад, раздумывая о будущем персональных компьютеров на микропроцессорах, я, конечно, не догадывался, к чему оно приведет меня. Однако я не сворачивал с курса и был уверен, что мы поступаем правильно и будем там, где хотим быть, когда все прояснится. Сейчас на карту поставлено гораздо больше, но я снова испытываю тот же азарт. Ситуация держит в напряжении, зато приятно щекочет нервы. Компании разных профилей и отдельные лица связывают свое будущее с созданием тех элементов, которые превратят информационную магистраль в реальность. Мы в Microsoft упорно работаем над тем, чтобы с нынешних позиций достигнуть той точки, где можно раскрыть весь потенциал новых достижений технологии. Время наступает интересное, и не только для тех, кто участвует в этом процессе, но и для всех, кто поймет выгоды этой революции. Глава № 2 Начало информационного векаВпервые услышав выражение "информационный век", я основательно призадумался. Я знал о железном и бронзовом веках - исторических периодах, названных так по тем новым материалам, из которых тогда делали инструменты и оружие. Тут все понятно. Но вот я читаю пророчества ученых о том, что скоро государства будут бороться за контроль над информацией, а не над природными ресурсами. Звучит весьма интригующе, но что подразумевается под "информацией" ? Утверждение о том, что будущее за информацией, напомнило мне знаменитую сцену из фильма The Graduate (Выпускник), вышедшего на экраны в 1967 году. Некий бизнесмен трогает за пуговицу Бенджамена, выпускника колледжа (его играл Дастин Хофман), и произносит всего одно слово: "Пластмассы". Так он напутствует молодого человека в начале его карьеры. Интересно, если бы эту сцену написали несколько десятилетий спустя, не сказал бы тот бизнесмен иначе: "Информация" ?! Представляю, какие абсурдные разговоры могли бы вестись в деловом мире: "Сколько у Вас информации ?", "Швейцария - великая страна, у них столько информации !", "Я слышал, индекс стоимости информации пошел вверх !" Абсурдны они потому, что информация, хотя и играет все более значимую роль в нашей жизни, не является чем-то осязаемым и не поддается точному измерению, как материалы - "лица" прежних эпох. Информационная революция только начинается. Средства связи неизбежно подешевеют - так же резко, как в свое время вычислительная техника. Когда их стоимость достаточно снизится и "срезонирует" с другими достижениями технологии, ретивые администраторы и нервные политики перестанут упоминать выражение "информационная магистраль" просто потому, что оно модно и престижно. Магистраль станет реальностью и, как электричество, вызовет далеко идущие последствия. Чтобы понять, почему информация становится и центр всего и вся, важно понять, как технология изменяет способы ее обработки. Об этом главным образом и пойдет речь в данной главе. Слабо подготовленные читатели, не знающие принципов работы вычислительной техники и истории ее развития, получат необходимый минимум сведений, чтобы продолжить чтение книги. А если Вы знаете, как работают цифровые компьютеры, можете спокойно пролистать несколько страниц и перейти сразу к третьей главе. Самая фундаментальная отличительная черта информации в будущем - почти вся она станет цифровой. Уже сейчас во многих библиотеках печатные материалы сканируют и хранят как электронные данные на обычных или на компакт-дисках. Газеты и журналы теперь зачастую готовят в электронной форме, а печатают на бумаге только для распространения. Электронную информацию можно хранить вечно - или столько, сколько нужно - в компьютерных базах данных. Гигантские объемы репортерской информации легко доступны через оперативные службы. Фотографии, фильмы и видеозаписи тоже преобразуются в цифровую информацию. С каждым годом совершенствуются методы сбора информации и превращения ее в квадрильоны крошечных пакетов данных. Как только цифровая информация помещается в то или иное "хранилище", любой, у кого есть персональный компьютер и средства доступа к базам данных, может мгновенно обратиться к ней и использовать ее по своему усмотрению. Характерная особенность нашего периода истории как раз в том и заключается, что информацию мы изменяем и обрабатываем совершенно новыми способами и гораздо быстрее. Появление компьютеров, "быстро и дешево" обрабатывающих и передающих цифровые данные, обязательно приведет к трансформации обычных средств связи в домах и офисах. Идея применять для манипуляций с числами какой-нибудь инструмент не нова. До 1642 года, когда девятнадцатилетний французский ученый Блез Паскаль изобрел механическое счетное устройство - суммирующую машину, в Азии уже почти 5000 лет пользовались счетами. Три десятилетия спустя немецкий математик Готфрид Лейбниц усовершенствовал конструкцию машины Паскаля. Его "шаговый вычислитель" позволял умножать, делить и вычислять квадратные корни. Весьма надежные механические арифмометры, напичканные шестеренками и наборными счетчиками, наследники шагового вычислителя, служили главной опорой бизнесу вплоть до их замены электронными аналогами. Например, кассовые аппараты в годы моего детства, по сути, были арифмометрами с отделениями для наличности. Более полутора столетий назад видного британского математика озарила гениальная идея, которая прославила его имя уже при жизни. Чарлз Беббидж (Charles Babbage), профессор математики Кембриджского университета, понял, что можно построить механическое устройство, способное выполнять последовательность взаимосвязанных вычислений, - своего рода компьютер ! Где-то в начале тридцатых годов прошлого столетия он пришел к выводу, что машина сможет манипулировать информацией, если только ту удастся преобразовать в числа. Беббидж видел машину, приводимую в действие паром, состоящую из штифтов, зубчатых колес, цилиндров и других механических частей - в общем, настоящее детище начинавшегося тогда индустриального века. По мысли Беббиджа, "аналитическая машина" должна была избавить человечество от монотонных вычислений и ошибок, с ними связанных. Для описания устройства машины ему, конечно, не хватало терминов - тех, которыми мы пользуемся сегодня. Центральный процессор, или "рабочие внутренности" этой машины, он называл "мельницей", а память - "хранилищем". Беббиджу казалось, что информацию будут обрабатывать так же, как хлопок: подавать со склада (хранилища) и превращать во что-то новое. Аналитическая машина задумывалась как механическая, но ученый предвидел, что она сможет следовать варьируемым наборам инструкций и тем самым служить разным целям. В том же и смысл программного обеспечения. Современная программа - это внушительный набор правил, посредством которых машину "инструктируют", как решать ту или иную задачу. Беббидж понимал, что для ввода таких инструкций нужен совершенно новый тип языка, и он изобрел его, использовав цифры, буквы, стрелки и другие символы. Этот язык позволил бы "программировать" аналитическую машину длинными сериями условных инструкций, что, в свою очередь, позволило бы машине реагировать на изменение ситуации. Он - первый, кто увидел, что одна машина способна выполнять разные функции. Следующее столетие ученые математики работали над идеями, высказанными Беббиджем, и к середине сороковых годов нашего века электронный компьютер наконец был построен - на основе принципов аналитической машины. Создателей современного компьютера выделить трудно, поскольку все исследования проводились во время второй мировой войны под покровом полной секретности, главным образом - в Соединенных Штатах и Великобритании. Основной вклад внесли три человека: Алан Тьюринг (Alan Turing), Клод Шеннон (Claude Shannon) и Джон фон Нейман (John von Neumann). В середине тридцатых годов Алан Тьюринг - блестящий британский математик, как и Беббидж, получивший образование в Кембридже, предложил свой вариант универсальной вычислительной машины, которая могла бы в зависимости от конкретных инструкций работать практически с любым видом информации. Сегодня она известна как машина Тьюринга. А в конце тридцатых Клод Шеннон, тогда еще студент, доказал, что машина, исполняющая логические инструкции, может манипулировать информацией. В своей магистерской диссертации он рассмотрел, как с помощью электрических цепей компьютера выполнять логические операции, где единица - "истина" (цепь замкнута), а нуль - "ложь" (цепь разомкнута). Здесь речь идет о двоичной системе счисления, иначе говоря, о коде. Двоичная система - это азбука электронных компьютеров, основа языка, на который переводится и с помощью которого хранится и используется вся информация в компьютере. Эта система очень проста и в то же время настолько важна для понимания того, как работают компьютеры, что, пожалуй, стоит на этом задержаться. Представьте, что в Вашей комнате должна гореть лампа мощностью в 250 ватт. Однако Вы хотите регулировать освещение от 0 ватт (полная темнота) до максимума. Один из способов добиться этого - воспользоваться выключателем с регулятором. Чтобы погасить лампу, Вы поворачиваете ручку против часовой стрелки в положение "выкл" (0 ватт), а чтобы включить ее "на всю катушку", - по часовой стрелке до упора (250 ватт). Ну а чтобы добиться полумрака или просто уменьшить яркость, Вы устанавливаете регулятор в какое-то промежуточное положение. Такая система проста, но имеет свои ограничения. Если регулятор находится в промежуточном положении - скажем, Вы приглушили свет для ужина в интимной обстановке, - останется лишь гадать, каков сейчас уровень освещения. Вам не известно ни то, какую мощность "берет" лампа в данный момент, ни то, как точно описать настройку регулятора. Ваша информация приблизительна, что затрудняет ее сохранение и воспроизведение. Вдруг на следующей неделе Вам захочется создать то же освещение ? Конечно, можно поставить отметку на шкале регулятора, но навряд ли это получится точно. А что делать, если понадобится воспроизвести другую настройку ? Или кто-то придет к Вам в гости и захочет отрегулировать свет ? Допустим, Вы скажете: "Поверни ручку примерно на пятую часть по часовой стрелке" или "Поверни ручку, пока стрелка не окажется примерно на двух часах". Однако то, что сделает Ваш гость, будет лишь приблизительно соответствовать Вашей настройке. А может случиться и так, что Ваш друг передаст эту информацию своему знакомому, а тот - еще кому-нибудь. При каждой передаче информации шансы на то, что она останется точной, убывают. Это был пример информации, хранимой в "аналоговом" виде. Положение ручки регулятора соответствует уровню освещения. Если ручка повернута наполовину, можно предположить, что и лампа будет гореть вполнакала. Измеряя или описывая то, насколько повернута ручка, Вы на самом деле сохраняете информацию не об уровне освещения, а о его аналоге - положении ручки. Аналоговую информацию можно накапливать, хранить и воспроизводить, но она неточна и, что хуже, при каждой передаче становится все менее точной. Теперь рассмотрим не аналоговый, а цифровой метод хранения и передачи информации. Любой вид информации можно преобразовать в числа, пользуясь только нулями и единицами. Такие числа (состоящие из нулей и единиц) называются двоичными. Каждый нуль или единица - это бит. Преобразованную таким образом информацию можно передать компьютерам и хранить в них как длинные строки бит. Эти-то числа и подразумеваются под "цифровой информацией". Пусть вместо одной 250-ваттной лампы у Вас будет 8 ламп, каждая из которых в 2 раза мощнее предыдущей - от 1 до 128 ватт. Кроме того, каждая лампа соединена со своим выключателем, причем самая слабая расположена справа. Включая и выключая эти выключатели, Вы регулируете уровень освещенности с шагом в 1 ватт от нуля (все выключатели выключены) до 255 ватт (все включены), что дает 256 возможных вариантов. Если Вам нужен 1 ватт, Вы включаете только самый правый выключатель, и загорается 1-ваттная лампа. Для 2 ватт Вы зажигаете 2-ваттную лампу. Если Вам нужно 3 ватта, Вы включаете 1- и 2-ваттную лампы, поскольку 1 плюс 2 дает желаемые 3 ватта. Хотите 4 ватта, включите 4-ваттную лампу, 5 ватт - 4- и 1-ваттную лампы, 250 ватт - все, кроме 4- и 1-ваттной ламп. Если Вы считаете, что для ужина идеально подойдет освещение в 137 ватт, включите 128-, 8- и 1-ваттную лампы. Такая система обеспечивает точную запись уровней освещенности для использования в будущем или передачи другим, у кого в комнате аналогичный порядок подключения ламп. Поскольку способ записи двоичной информации универсален (младшие разряды справа, старшие - слева, каждая последующая позиция удваивает значение разряда), нет нужды указывать мощность конкретных ламп. Вы просто определяете состояние выключателей: "вкл-выкл-выкл-выкл-вкл-выкл-выкл-вкл". Имея такую информацию, Ваш знакомый точно отрегулирует освещение в комнате на 137 ватт. В сущности, если каждый будет внимателен, это сообщение без искажений пройдет через миллионы рук и на конце цепочки кто-то получит первоначальный результат - 137 ватт. Чтобы еще больше сократить обозначения, можно заменить "выкл" нулем (0), а "вкл" - единицей (1). Тем самым вместо "вкл-выкл-выкл-выкл-вкл-выкл-выкл-вкл" (подразумевая, что надо включить первую, пятую и восьмую лампы, а остальные выключить), Вы запишете то же самое иначе: 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 1 или двоичным числом 10001001. Оно равно десятичному 137. Теперь Вы скажете своему знакомому: "Я подобрал изумительное освещение ! 10001001. Попробуй". И он точно воспроизведет Вашу настройку, зажигая и гася соответствующие лампы. Может показаться, что этот способ чересчур сложен для описания яркости ламп, но он иллюстрирует теорию двоичного представления информации, лежащую в основе любого современного компьютера. Двоичное представление чисел позволяет составление чисел позволяет создавать калькуляторы, пользуясь преимуществами электрических цепей. Именно так и поступила во время второй мировой войны группа математиков из Moore School of Electrical Engineering при Пенсильванском университете, возглавляемая Дж. Преспером Эккертом (J. Presper Eckert) и Джоном Моучли (John Mauchly), начав разработку электронно-вычислительной машины ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Calculator - электронный числовой интегратор и калькулятор). Перед учеными поставили цель - ускорить расчеты таблиц для наведения артиллерии. ENIAC больше походил на электронный калькулятор, чем на компьютер, но двоичные числа представляли уже не примитивными колесиками, как в арифмометрах, а электронными лампами - "переключателями". Солдаты, приписанные к этой огромной машине, постоянно носились вокруг нее, скрипя тележками, доверху набитыми электронными лампами. Стоило перегореть хотя бы одной лампе, как ENIAC тут же вставал и начиналась суматоха: все спешно искали сгоревшую лампу. Одной из причин - возможно, и не слишком достоверной - столь частой замены ламп считалась такая: их тепло и свечение привлекают мотыльков, которые залетают внутрь машины и вызывают короткое замыкание. Если это правда, то термин "жучки" (bugs), под которым имеются в виду ошибки в программных и аппаратных средствах компьютеров, приобретает новый смысл. Когда все лампы работали, инженерный персонал мог настроить ENIAC на какую-нибудь задачу, вручную изменив подключения 6000 проводов. Все эти провода приходилось вновь переключать, когда вставала другая задача. В решении этой проблемы основную заслугу приписывают Джону фон Нейману, американцу венгерского происхождения, блестящему ученому, известному многими достижениями - от разработки теории игр до вклада в создание ядерного оружия. Он придумал схему, которой до сих пор следуют все цифровые компьютеры. "Архитектура фон Неймана", как ее теперь называют, базируется на принципах, сформулированных им в 1945 году. В их число входит и такой: в компьютере не придется изменять подключения проводов, если все инструкции будут храниться в его памяти. И как только эту идею воплотили на практике, родился современный компьютер. Сегодня "мозги" большинства компьютеров - дальние потомки того микропроцессора, которым мы с Полом так восхищались в семидесятых, а "рейтинг" персональных компьютеров зачастую определяется тем, сколько бит информации (переключателей - в нашем примере со светом) способен единовременно обрабатывать их микропроцессор и сколько у них байт (групп из восьми бит) памяти и места на диске. ENIAC весил 30 тонн и занимал большое помещение. "Вычислительные" импульсы бегали в нем по 1500 электромеханическим реле и 17000 электронным лампам. Он потреблял 150000 ватт электроэнергии и при этом хранил объем информации, эквивалентный всего лишь 80 символам. К началу шестидесятых годов транзисторы начали вытеснять электронные лампы из бытовой электроники. Это произошло через десятилетие после того, как в Bell Labs открыли, что крошечный кусочек кремния способен делать то же, что и электронная лампа. Транзисторы - подобно электронным лампам - действуют как электрические переключатели, потребляя при этом намного меньше электроэнергии, в результате выделяя гораздо меньше тепла и занимая меньше места. Несколько транзисторных схем можно объединить на одной плате, создав тем самым интегральную схему (чип). Чипы, используемые в современных компьютерах, представляют собой интегральные схемы, эквивалентные миллионам транзисторов, размещенных на кусочке кремния площадью менее пяти квадратных сантиметров. В 1977 году Боб Нойс (Bob Noyce), один из основателей фирмы Intel, в журнале Scientific American сравнил трехсотдолларовый микропроцессор с ENIAC, кишащим насекомыми мастодонтом. Крошка-микропроцессор не только мощнее, но и, как заметил Нойс, "в 20 раз быстрее, обладает большей памятью, в 1000 раз надежнее, потребляет энергии столько же, сколько лампочка, а не локомотив, занимает 1/30000 объема и стоит в 10000 раз дешевле. Его можно заказать по почте или купить в местном магазине". Конечно, микропроцессор 1977 года теперь кажется просто игрушкой. Ведь сегодня во многих недорогих игрушках "сидят" более мощные компьютерные чипы, чем микропроцессоры семидесятых, с которых начиналась микрокомпьютерная революция. Но все современные компьютеры, каков бы ни был их размер или мощность, оперируют с информацией в виде двоичных чисел. Двоичные числа используются для хранения текста в персональных компьютерах, музыки на компакт-дисках и денег в сети банковских автоматов. Прежде чем отправить информацию в компьютер, ее надо преобразовать в двоичный вид. А машины, цифровые устройства, возвращают информации ее первоначальную форму. Каждое такое устройство можно представить как набор переключателей, управляющих потоком электронов. Эти переключатели, обычно изготавливаемые из кремния, крайне малы и срабатывают под действием электрических зарядов чрезвычайно быстро - тем самым воспроизводя текст на экране персонального компьютера, музыку на проигрывателе компакт-дисков и команды банковскому автомату, который выдает Вам наличность. Пример с выключателями ламп продемонстрировал, что любое число можно представить в двоичном виде. А вот как то же самое сделать с текстом. По соглашению, число 65 кодирует заглавную латинскую букву A, 66 - B и т.д. В компьютере каждое из этих чисел выражается двоичным кодом, поэтому заглавная латинская буква A (десятичное число 65) превращается в 01000001, а буква B (66) - в 01000010. Пробел кодируется числом 32, или 00100000. Таким образом, выражение "Socrates is a man" ("Сократ есть человек") становится 136-разрядной последовательностью единиц и нулей. Здесь легко проследить, как строка текста превратилась в набор двоичных чисел. Чтобы понять, как преобразуют другие виды данных в двоичную форму, разберем еще один пример. Запись на виниловой пластинке - это аналоговое представление звуковых колебаний. Аудиоинформация хранится на ней в виде микроскопических бугорков, расположенных в длинных спиральных канавках. Если в каком-то месте музыка звучит громче, бугорки глубже врезаются в канавку, а при высокой ноте бугорки располагаются теснее. Эти бугорки являются аналогами исходных колебаний звуковых волн, улавливаемых микрофоном. Двигаясь по канавке, иголка проигрывателя попадает на бугорки и вибрирует. Ее вибрация - все то же аналоговое представление исходного звука - усиливается и звучит из динамиков как музыка. Виниловой пластинке, подобно всякому аналоговому устройству хранения информации, свойствен ряд недостатков. Пыль, следы пальцев или царапины на поверхности пластинки могут приводить к неадекватным колебаниям иглы, вызывая в динамиках потрескивание и другие шумы. Если скорость вращения пластинки хотя бы немного отклоняется от заданной, высота звука сразу же меняется. При каждом проигрывании пластинки игла постепенно "снашивавает" бугорки в канавке, и качество звучания соответственно ухудшается. Если же какую-нибудь песню записать с виниловой пластинки на кассетный магнитофон, то все "шероховатости" переносятся на пленку, а со временем к ним добавятся новые, потому что обычные магнитофоны сами являются аналоговыми устройствами. Таким образом, при каждой перезаписи или передаче информация теряет в качестве. На компакт-диске музыка хранится как последовательность двоичных чисел, каждый бит которых представлен микроскопической впадинкой на поверхности диска. На современных компакт-дисках таких впадинок более 5 миллиардов. Отраженный лазерный луч внутри проигрывателя компакт-дисков - цифрового устройства - проходит по каждой впадинке, а специальный датчик определяет ее состояние (0 или 1). Полученную информацию проигрыватель реконструирует в исходную музыку, генерируя определенные электрические сигналы, которые динамики преобразуют в звуковые волны. И сколько бы такой диск ни проигрывали, его звучание не меняется. Было бы удобно преобразовать всю информацию в цифровую форму, но возникает проблема обработки ее больших объемов. Слишком большое число бит может переполнить память компьютера или потребовать много времени на передачу между компьютерами. Вот почему так важна (и становится все важнее) способность компьютера сжимать цифровые данные и хранить или передавать их в таком виде, а затем вновь разворачивать сжатые данные в исходную форму. Рассмотрим вкратце, как компьютер справляется с этим. Для этого надо вернуться к Клоду Шеннону, математику, который в тридцатых годах осознал, как выражать информацию в двоичной форме. Во время второй мировой войны он начал разрабатывать математическое описание информации и основал новую область науки, впоследствии названную теорией информации. Шеннон трактовал информацию как уменьшение неопределенности. Например, Вы не получаете никакой информации, если кто-то сообщает Вам, что сегодня воскресенье, а Вы это знаете. С другой стороны, если Вы не уверены, какой сегодня день недели, и кто-то говорит Вам - воскресенье, Вы получаете информацию, так как неопределенность уменьшается. Теория информации Шеннона привела в конечном счете к значительным прорывам в познании. Один из них - эффективное сжатие данных, принципиально важное как в вычислительной технике, так и в области связи. Сказанное Шенноном, на первый взгляд, кажется очевидным: элементы данных, не передающие уникальную информацию, избыточны и могут быть отброшены. Так поступают репортеры, исключая несущественные слова, или те, кто платит за каждое слово, отправляя телеграмму или давая рекламу. Шеннон привел пример: в английском языке буква U лишняя в тех местах, где она стоит после буквы Q. Поэтому, зная, что U следует за каждой Q, в сообщении ее можно опустить. Принципы Шеннона применяли к сжатию и звуков, и фильмов. В тридцати кадрах, из которых состоит секунда видеозаписи, избыточной информации чрезвычайно много. Эту информацию при передаче можно сжать примерно с 27 миллионов бит до 1 миллиона, и она не потеряет ни смысла, ни красок. Однако сжатие не безгранично, а объемы передаваемой информации все возрастают и возрастают. В скором будущем биты будут передаваться и по медным проводам, и в эфире, и по информационной магистрали, в основу которой лягут волоконно-оптические кабели. Волоконно-оптический кабель представляет собой пучок стеклянных или пластмассовых проводов настолько однородных и прозрачных, что на другом конце стокилометрового кабеля Вы сможете разглядеть горящую свечу. Двоичные сигналы в виде модулированных световых волн смогут без затухания распространяться по этим кабелям на очень длинные расстояния. Естественно, по волоконно-оптическим кабелям сигналы идут не быстрее, чем по медным проводам: скорость движения не может превысить скорость света. Колоссальное преимущество волоконно-оптического кабеля над медным проводом - в полосе пропускания. Полоса пропускания - это количество бит, передаваемых по одной линии в секунду. Такой кабель подобен широкой автомагистрали. Восьмирядная магистраль, проложенная между штатами, пропускает больше автомобилей, чем узкая грунтовая дорога. Чем шире полоса пропускания кабеля (чем больше рядов у дороги), тем больше бит (машин) могут пройти по нему в секунду. Кабели с ограниченной полосой пропускания, используемые для передачи текста или речи, называются узкополосными; с более широкими возможностями, несущие изображения и фрагменты с ограниченной анимацией, - среднеполосными. А кабели с высокой пропускной способностью, позволяющие передавать множество видео- и аудиосигналов, принято называть широкополосными. Информационная магистраль, немыслимая без сжатия данных, потребует применения кабелей с очень высокой пропускной способностью. Тут-то и кроется одна из главных причин, почему информационная магистраль до сих пор не построена: современные коммуникационные сети не могут обеспечить нужной полосы пропускания. И не обеспечат, пока их не заменят волоконно-оптические линии. Волоконная оптика - пример технологии, выходящей далеко за рамки того, что могли предвидеть Беббидж или даже Эккерт и Моучли. То же относится и к темпам, с которыми улучшается быстродействие и емкость микросхем. В 1965 году Гордон Мур (Gordon Moore), впоследствии вместе с Бобом Нойсом основавший фирму Intel, предсказал, что число транзисторов в компьютерных чипах ежегодно будет удваиваться. Его предсказание базировалось на соотношении "цена/качество" компьютерных чипов за предыдущие 3 года и предположении, что в ближайшее время эта тенденция сохранится. Правда, Мур не очень-то верил, что такая скорость эволюции чипов продлится долго. Но прошло 10 лет, предсказание сбылось, и тогда он заявил, что теперь емкость будет удваиваться каждые 2 года. Его слова оправдываются и по сей день: число транзисторов в микропроцессорах удваивается в среднем каждые 18 месяцев. Среди инженеров эту зависимость принято называть законом Мура. Опыт повседневной жизни бессилен перед скрытым смыслом периодически удваивающихся чисел - экспоненциальной прогрессией. Мы попытаемся вникнуть в этот смысл, вспомнив древнюю легенду. Правитель Индии Ширхам (Shirham) так обрадовался, когда один из его министров изобрел шахматы, что разрешил ему выбрать любую награду. "Владыка, - сказал министр, - дай мне столько зерен пшеницы, сколько уместится на шахматной доске: одно зернышко - на первую клетку, на вторую клетку - 2 зернышка, на третью - 4 и пусть так удваивают число зернышек на каждой клетке вплоть до шестьдесят четвертой". Правитель немало удивился такой скромности, но велел принести мешок пшеницы. И вот зернышки стали отсчитывать на шахматной доске. На первую клетку в первом ряду положили одно маленькое зернышко. На вторую - 2 зернышка, на третью - 4 и далее: 8, 16, 32, 64, 128. Когда первый ряд был заполнен, кладовщик насчитал в нем всего 255 зернышек. Правитель, наверное, еще ничего не подозревал. Разве что зернышек на первом ряду оказалось многовато, но волноваться вроде бы не о чем. Допустим, на одно зернышко уходила одна секунда, значит, подсчет пока занял не более четырех минут. А если на один ряд потребовалось четыре минуты, попробуйте догадаться, сколько времени нужно на подсчет зернышек пшеницы на всех клетках. Четыре часа ? Четыре дня ? Четыре года ? К тому времени, когда покончили со вторым рядом, кладовщик трудился уже 18 часов, отсчитав 65535 зернышек. На третий из восьми рядов, чтобы отсчитать 16,8 миллионов зернышек (24 клетки), понадобилось 194 дня. А ведь оставалось еще 40 пустых клеток. Думаю, Вы понимаете: правитель отказался от своего обещания ! На последней клетке должна была вырасти гора из 18446744073709551615 зернышек пшеницы, и на их отсчитывание ушло бы 584 миллиарда лет. Сравните: возраст Земли оценивают где-то в 4,5 миллиарда лет. Согласно большинству версий этой легенды, правитель Ширхам в конце концов понял, как ловко его провели, и велел казнить этого министра-умника. Так что экспоненциальная прогрессия, даже когда ее поймешь, кажется чистым фокусом. Число транзисторов в микропроцессорах Intel удваивалось примерно каждые 18 месяцев - в соответствии с законом Мура. Закон Мура, по всей видимости, будет действовать еще лет двадцать. И тогда вычисления, занимающие сегодня сутки, будут проводиться в 10000 раз быстрее, т.е. не потребуют более десяти секунд. Лаборатории уже работают с так называемыми "баллистическими" транзисторами, время переключения которых порядка фемтосекунды. Это 1/1000000000000000 секунды, т.е. такие транзисторы в 10 миллионов раз быстрее современных. Однако необходимо так уменьшить размер чипа и протекающий в нем ток, чтобы движущиеся электроны ни с чем не сталкивались - и друг с другом тоже. В этом вся сложность. Следующий этап - создание "одноэлектронного транзистора", в котором единственный бит информации представлен одиночным электроном. Это абсолютный предел для низкоэнергетической вычислительной техники, по крайней мере, в соответствии с нашим нынешним пониманием физических законов. Чтобы воспользоваться преимуществами невероятного быстродействия на молекулярном уровне, компьютеры должны стать очень маленькими, даже микроскопическими. Наука уже объяснила, как строить супербыстрые компьютеры. Пока недостает одного - технологического рывка, но за этим, как показывает история, дело не станет. Когда мы перейдем на такие скорости работы, хранение всех этих бит информации уже не будет проблемой. Весной 1983 года корпорация IBM выпустила PC/XT, первый персональный компьютер с внутренним жестким диском. Этот диск (встроенный накопитель) вмещал 10 мегабайт (Мб) информации, что составляет около 10 миллионов символов, или 80 миллионов бит. Клиентам, которые хотели дополнить свои "персоналки" 10-мегабайтовым диском, это обходилось весьма недешево. IBM предлагала комплект из жесткого диска с отдельным источником питания за 3000 долларов, т.е. один мегабайт стоил 300 долларов. Сегодня, благодаря "экспоненциальному" прогрессу, показанному законом Мура, персональные компьютеры оснащаются жесткими дисками емкостью 1,2 гигабайт (1,2 миллиарда символов) всего за 250 долларов - по 21 центу за мегабайт ! А впереди нас ждет такая экзотика, как голографическая память, которая позволит хранить терабайты символов на кубический дюйм (порядка 16 кубических сантиметров). При такой емкости голографическая память объемом с кулак вместит все содержимое Библиотеки Конгресса. По мере того как технология связи становится цифровой, она тоже начинает прогрессировать по экспоненте - той самой, что сделала нынешний "лэптоп" за 2000 долларов мощнее, чем мэйнфрейм IBM двадцатилетней давности за 10 миллионов долларов. Уже недалеко время, когда по единственному кабелю к каждому дому пойдут все нужные цифровые данные. Этот кабель будет или волоконно-оптическим, как на нынешних междугородных телефонных линиях, или коаксиальным, по которому сейчас передают сигналы кабельного телевидения. Интерпретирует компьютер биты как речевой вызов - зазвонит телефон. Появятся видеоизображения - включится телевизор. Поступят новости от оперативных сллслужб - Вы увидите информационный текст и снимки на экране компьютера. По этому кабелю, "несущему на себе" всю сеть, определенно будут передавать не только телефонные звонки, фильмы и новости. Как человек каменного века с примитивным ножом не мог представить великолепия дверей баптистерия Гиберти во Флоренции, так и мы сейчас не можем представить, что именно будет нести информационная магистраль через 25 лет. Только тогда, когда она действительно появится, мы оценим ее реальные возможности. Однако история достижений цифровой технологии за последние 20 лет все же позволяет уловить некоторые из ее будущих ключевых принципов и возможностей. жүктеу/скачать 1.35 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|