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 волокон-
но-оптические линии. Волоконная оптика - пример технологии, выходящей
далеко за рамки того, что могли предвидеть Беббидж или даже Эккерт и Мо-
учли. 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 базиро-
валось 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 прод-
лится долго. Но прошло 10 лет, предсказание сбылось, и тогда он заявил,
что теперь емкость будет удваиваться каждые 2 года. Его слова оправдыва-
ются и по сей день: число транзисторов в микропроцессорах удваивается в
среднем каждые 18 месяцев. Среди инженеров эту зависимость принято назы-
вать законом Мура.
Опыт повседневной жизни бессилен перед скрытым смыслом периодически
удваивающихся чисел - экспоненциальной прогрессией. Мы попытаемся вник-
нуть 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 вто-
рую клетку - 2 зернышка, на третью - 4 и пусть так удваивают число зер-
нышек 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 запол-
нен, 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. До-
пустим, на одно зернышко уходила одна секунда, значит, подсчет пока за-
нял не более четырех минут. А если на один ряд потребовалось четыре ми-
нуты, 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 пос-
ледней клетке должна была вырасти гора из 18446744073709551615 зернышек
пшеницы, и на их отсчитывание ушло бы 584 миллиарда лет. Сравните: воз-
раст 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 экспоненци-
альная прогрессия, даже когда ее поймешь, кажется чистым фокусом.
Число транзисторов в микропроцессорах Intel удваивалось примерно каж-
дые 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" транзис-
торами, 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 про-
текающий 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 низкоэнерге-
тической вычислительной техники, по крайней мере, в соответствии с нашим
нынешним пониманием физических законов. Чтобы воспользоваться преиму-
ществами невероятного быстродействия на молекулярном уровне, компьютеры
должны стать очень маленькими, даже микроскопическими. Наука уже объяс-
нила, как строить супербыстрые компьютеры. Пока недостает одного - тех-
нологического 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 вы-
пустила PC/XT, первый персональный компьютер с внутренним жестким дис-
ком. Этот диск (встроенный накопитель) вмещал 10 мегабайт (Мб) информа-
ции, 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 жест-
кого 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 экзо-
тика, как голографическая память, которая позволит хранить терабайты
символов на кубический дюйм (порядка 16 кубических сантиметров). При та-
кой емкости голографическая память объемом с кулак вместит все содержи-
мое Библиотеки Конгресса.
По мере того как технология связи становится цифровой, она тоже начи-
нает прогрессировать по экспоненте - той самой, что сделала нынешний
"лэптоп" за 2000 долларов мощнее, чем мэйнфрейм IBM двадцатилетней дав-
ности за 10 миллионов долларов.
Уже недалеко время, когда по единственному кабелю к каждому дому пой-
дут все нужные цифровые данные. Этот кабель будет или волоконно-оптичес-
ким, как на нынешних междугородных телефонных линиях, или коаксиальным,
по которому сейчас передают сигналы кабельного телевидения. Интерпрети-
рует компьютер биты как речевой вызов - зазвонит телефон. Появятся виде-
оизображения - включится телевизор. Поступят новости от оперативных
сллслужб - Вы увидите информационный текст и снимки на экране компьюте-
ра.
По этому кабелю, "несущему на себе" всю сеть, определенно будут пере-
давать не только телефонные звонки, фильмы и новости. Как человек камен-
ного века с примитивным ножом не мог представить великолепия дверей бап-
тистерия 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. Од-
нако история достижений цифровой технологии за последние 20 лет все же
позволяет уловить некоторые из ее будущих ключевых принципов и возмож-
ностей.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93